近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所曾雉研究員領(lǐng)導(dǎo)的課題組在鎢中自間隙原子團(tuán)簇缺陷擴(kuò)散機(jī)制方面取得新進(jìn)展。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)報告》（Scientific Reports）以及《核材料》（Journal of Nuclear Materials）等雜志上。

    鎢作為托卡馬克裝置中偏濾器部分的候選材料，其缺陷的擴(kuò)散一直都是人們關(guān)心的熱點(diǎn)問題，固體所博士生周望懷圍繞鎢中間歇原子的運(yùn)動開展了系列研究。其研究結(jié)果表明，鎢中單個間隙原子的最穩(wěn)定的構(gòu)型是<111>方向上的擠子（crowdion）或啞鈴（dumbbell），兩者能量之差很小。單間隙原子的擴(kuò)散過程可以看做是<111>方向上擠子和啞鈴相互轉(zhuǎn)換的過程，在50K以下擠子就可以熱運(yùn)動；而多個間隙原子組成的團(tuán)簇是非常穩(wěn)定的，且在<111>方向上做一維運(yùn)動。在間隙原子團(tuán)簇內(nèi)部，間隙原子之間的相互作用能正比于距離的平方，即如果間隙原子之間的相對距離發(fā)生變化，它們之間的能量會迅速增加。間隙之間這種強(qiáng)相互作用使得間隙原子之間相對距離始終保持在很小的值以內(nèi)，由此他們提出了如下圖所示的蠕動圖像：某一個間隙原子在<111>運(yùn)動了一小步，它的近鄰原子會緊隨其后，就這樣不停地重復(fù)上述過程，表現(xiàn)為整個團(tuán)簇在<111>方向上運(yùn)動。

 

　　鎢中間隙原子團(tuán)簇的蠕動圖像。紅色的原子鏈表示該鏈上存在間隙原子，藍(lán)色的原子鏈為理想晶格。(a)圖顯示某一時刻間隙原子團(tuán)簇構(gòu)型；(b)圖顯示右邊的間隙原子在密排方向上運(yùn)動了一小步；(c)圖是左邊的間隙原子緊跟右邊的間隙原子往前運(yùn)動了一小步。整個過程完成后，間隙原子團(tuán)簇在<111>方向上運(yùn)動了一小步。