Основными требованиями при поиске решений крупных современных инженерно-технических задач являются разработка и использование новых комплексных материалов с улучшенными свойствами и функциональными возможностями. Нейтроны, поступающие из исследовательских реакторов или источников нейтронов скалывания, в некоторых случаях представляют собой уникальный зонд для изучения материалов.
Хотите узнать больше о деятельности МАГАТЭ? Подпишитесь на нашу ежемесячную электронную рассылку, чтобы быть в курсе самых важных новостей, получать аудио- и видеоматериалы и многое другое.
Изучение свойств материалов
Понимание свойств материалов крайне важно при поиске решений, связанных с целым рядом новых социологических и технологических потребностей в таких областях, как здравоохранение, энергетика, национальная безопасность и экология. Это в свою очередь требует овладения различными экспериментальными и расчетными методами с целью определения и оптимизации свойств материалов.
Методы нейтронных пучков хорошо известны и стали ключевыми методами для подробного описания характеристик атомных и магнитных структур и динамики для многих важных новых классов материалов и их обработки. Это значительно улучшило понимание в таких областях, как физика и химия конденсированных сред, нанотехнология, наука о полимерах, естественные науки, исследования в области устойчивой энергетики, датчики и "умные" материалы, биотехнология, техника и археология.
Существует два вида взаимодействия нейтронов с веществом, которые делают нейтронное рассеяние уникальным зондом в материаловедческих исследованиях: сильное ядерное взаимодействие на малых расстояниях и электромагнитное взаимодействие, связанное с магнитным моментом нейтронов. Поскольку нейтроны не имеют электрического заряда, они способны проникать в толщу материалов, что делает металлические предметы в значительной степени прозрачными для потоков нейтронов.
Наряду со многими другими функциями в инженерно-технической области, тепловые нейтроны также играют важную роль при определении местонахождения легких атомов, например, атомов водорода и кислорода, в сложных структурах, исследовании распределения магнитных моментов в сложных магнитных системах и оценке распределения остаточных напряжений в механических компонентах. К типичным средам для этого применения относятся материалы для хранения водорода, электролиты и материалы батарей, а также магнитные пленки. Для определения точного расположения атомов водорода, например, в полимерах или биологических молекулах, используется эффект изотопного замещения.
