Velocity Effect in Synthesis of Noncircular Nanopores by Etching Tracks of Swift Heavy Ions in Olivine

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The velocity effect was studied in the synthesis of nanopores with a noncircular cross section by etching tracks of swift heavy ions in olivine. The developed atomistic model for the etching of olivine irradiated with swift heavy ions predicts the possibility of synthesizing nanopores with a noncircular cross section in it. The model consists of connected blocks that describe the sequential stages of track formation and etching. The TREKIS Monte Carlo model describes the initial electronic and lattice excitations in the nanoscale vicinity of the trajectory of an incident ion. These results are used as initial conditions for molecular dynamics simulation of structural changes along the ion trajectory. The obtained atomic coordinates after cooling of the structurally damaged area serve as the initial data for the original atomistic model of track etching in olivine. The results of the model application show that it is possible to control the cross section of these pores by changing the orientation of the crystal relative to the direction of irradiation. The presented simulation results for Xe ions demonstrate that the size of the resulting pores depends on the velocity of the incident ion, and not only on its linear energy loss.

About the authors

S. A. Gorbunov

Lebedev Physical Institute of the RAS

Author for correspondence.
Email: gorbunovsa@lebedev.ru
Russian Federation, Moscow

P. A. Babaev

Lebedev Physical Institute of the RAS

Email: gorbunovsa@lebedev.ru
Russian Federation, Moscow

A. E. Volkov

Lebedev Physical Institute of the RAS

Email: gorbunovsa@lebedev.ru
Russian Federation, Moscow

R. A. Voronkov

Lebedev Physical Institute of the RAS

Email: gorbunovsa@lebedev.ru
Russian Federation, Moscow

R. A. Rymzhanov

Joint Institute of Nuclear Researches

Email: gorbunovsa@lebedev.ru
Russian Federation, Dubna

References

  1. Komarov F.F. // Physics-Uspekhi. 2017. V. 60. P. 435.
  2. Kozhina E.P., Bedin S.A., Nechaeva N.L., Podoyni-tsyn S.N., Tarakanov V.P., Andreev S.N., Grigoriev Y.V., Naumov A.V. // Appl. Sci. 2021. V. 11. P 1375. https://doi.org./10.3390/APP11041375
  3. Apel P. // Radiat. Meas. Pergamon. 2001. V. 34. № 1–6. P. 559. https://doi.org./10.1016/S1350-4487(01)00228-1
  4. Barth W., Bayer W., Dahl L., Groening L., Richter S., Yaramyshev S. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2007. V. 577. № 1–2. P. 211. https://doi.org./10.1016/J.NIMA.2007.02.054
  5. Apel P.Y. // Radiat. Phys. Chem. 2019. V. 159. P. 25. https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2019.01.009
  6. Hadley A., Notthoff C., Mota-Santiago P., Hossain U.H., Kirby N., Toimil-Molares M.E., Trautmann C., Kluth P. // Nanotechnology. 2019. V. 30. № 27. P. 274001. https://doi.org./10.1088/1361-6528/ab10c8
  7. Bruschi L., Mistura G., Prasetyo L., Do D.D., Dipalo M., De Angelis F. // Langmuir. 2018. V. 34. № 1. P. 106. https://doi.org./10.1021/ACS.LANGMUIR.7B03695
  8. Wu K., Chen Z., Li X. // Chem. Eng. J. 2015. V. 281. P. 813. https://doi.org./10.1016/J.CEJ.2015.07.012
  9. Prakash S., Pinti M., Bellman K. // J. Micromechan. Microeng. 2012. V. 22. № 6. P. 067002. https://doi.org./10.1088/0960-1317/22/6/067002
  10. Patterson N., Adams D.P., Hodges V.C., Vasile M.J., Michael J.R., Kotula P.G. // Nanotechnology. 2008. V. 19. № 23. P. 235304. https://doi.org./10.1088/0957-4484/19/23/235304
  11. Lang M., Voss K., Neumann R., Al E. // GSI Sci. Rep. 2005. 2006. V. 3. P. 343.
  12. Alexeev V., Bagulya A., Chernyavsky M., Gippius A., Goncharova L., Gorbunov S., Gorshenkov M., Kalini-na G., Konovalova N., Liu J. et al. // Astrophys. J. 2016. V. 829. № 2. P. 120. https://doi.org./10.3847/0004-637x/829/2/120
  13. Bagulya A.V., Kashkarov L.L., Konovalova N.S., Okat’eva N.M., Polukhina N.G., Starkov N.I. // JETP Lett. 2013. V. 97. № 12. P. 708. https://doi.org./110.1134/S0021364013120047
  14. Rymzhanov R.A., Gorbunov S.A., Medvedev N., Volkov A.E. // Nucl. Instrum Methods Phys. Res. B. 2019. V. 440. P. 25. https://doi.org./10.1016/j.nimb.2018.11.034
  15. Medvedev N., Volkov A.E., Rymzhanov R., Akhmetov F., Gorbunov S., Voronkov R., Babaev P. // J. Appl. Phys. 2023. V. 133. № 10. P. 100701. https://doi.org./10.1063/5.0128774
  16. Medvedev N.A., Rymzhanov R.A., Volkov A.E. // J. Phys. D. 2015. V. 48. № 35. P. 355303. https://doi.org./10.1088/0022-3727/48/35/355303
  17. Thompson A.P., Aktulga H.M., Berger R., Bolintinea-nu D.S., Brown W.M., Crozier P.S., in’t Veld P.J., Kohlmeyer A., Moore S.G., Nguyen T.D., Shan R., Stevens M.J., Tranchida J., Trott C., Plimpton S.J. // Comput. Phys. Commun. 2022. V. 271. P. 108171. https://doi.org./10.1016/J.CPC.2021.108171
  18. Gorbunov S.A., Babaev P.A., Rymzhanov R.A., Volkov A.E., Voronkov R.A. // J. Phys. Chem. C. 2023. V. 127. № 10. P. 5090. https://doi.org./10.1021/acs.jpcc.2c07236
  19. Gulbekyan G., Gikal B., Kalagin I., Kazarinov N. // Phys. Part. Nucl. Lett. 2010. V. 7. № 7. P. 511. https://doi.org./10.1134/S1547477110070186
  20. Matsui M. // Geophys. Res. Lett. 1996. V. 23. № 4. P. 395. https://doi.org./10.1029/96GL00260
  21. Luce R.W., Bartlett R.W., Parks G.A. // Geochim. Cosmochim. Acta. 1972. V. 36. № 1. P. 35. https://doi.org./10.1016/0016-7037(72)90119-6
  22. Pokharel R., Gerrits R., Schuessler J.A., von Blancken-burg F. // Chem. Geol. 2019. V. 525. P. 18. https://doi.org./10.1016/J.CHEMGEO.2019.07.001

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».