Identifying Subcascades From The Primary Damage State Of Collision Cascades
针对现有碰撞级联子级联计数方法依赖难获取的峰值损伤状态的问题，提出用无监督密度聚类从初级损伤状态识别子级联，经钨中100个级联验证与现有方法吻合良好，还可用于级联分类。
2023-06-08 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Statistical Study of the Defect Cluster Morphology in the Primary Damage of Tungsten from Collision Cascades from Five Inter-atomic potentials
本研究采用五种原子间势开展3500次钨碰撞级联分子动力学模拟，统计分析缺陷团簇特征，明确了自间隙原子形成能差异对形貌的关键作用，及多参数耦合对缺陷产生的显著影响。
2025-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Radiation Damage Cascades in Fullerite Using Molecular Dynamics
Curtin University（科廷大学）
该研究用分子动力学研究富勒烯中辐射级联，对PKA能量0.1到1 keV模拟，通过特定势描述能量力，跟踪相关量随时间变化表征级联行为，发现富勒烯特殊辐射响应及交联分子数与新sp3原子数的线性关系，算出阈值位移能量与实验相符。
2026-07-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
High energy collision cascades in tungsten: dislocation loops structure and clustering scaling laws
最近对钨（W）的原位高能自离子辐照的实验表明，发生了由单离子撞击引起的不寻常的级联损伤效应，揭示了聚变反应堆钨部件中预期的辐射损伤的性质。在本文中，我们调查的缺陷产生的动力学在150 keV的碰撞级联W原子分辨率，使用分子动力学模拟和比较预测与实验观察。我们发现，W的级联表现出没有subcascade打破，即使在高能量，产生大量的，完整的熔融区，这有利于形成大的缺陷集群。模拟结果表明，形成的1/2<111>和<100>双晶型位错环的证据，以及级联崩溃的发生，导致<100>空位型位错环，在很好的协议与实验观察。的级联的分形性质引起的无标度的幂律型缺陷团簇的尺寸分布。
2013-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Electronic effects in radiation-induced collision cascades in nickel
本研究探讨了一种无参数双温分子动力学模型在镍中辐射诱导碰撞级联模拟中的应用，该模型通过电子密度依赖耦合准确捕捉各阶段能量损失，与实验结果一致，显著提升了辐射损伤预测的可靠性。
2024-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Simulation and modeling of the electronic structure of GaAs damage clusters
本研究通过分子动力学与密度泛函理论模拟研究GaAs辐射损伤团簇的电子特性，发现其可用半导体球带电模型描述，高损伤下带隙闭合形成金属，费米能级比价带顶高0.46±0.07 eV。
2012-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic-Object Kinetic Monte Carlo simulations of irradiation damage in tungsten
我们描述了一个新的对象动力学蒙特卡罗代码的基本缺陷对象的非晶格原子配置的发展。原子级转换用于转换和平移对象，分割对象以及将它们合并在一起。这逐渐构建了一个原子配置的数据库--一组相关的缺陷对象和它们在运行中生成的可能事件。弹性相互作用处理对象内的经验潜力在短距离内，空间不同的对象之间使用偶极张量形式主义。该模型被证明是发展移动间隙簇钨速度比一个等效的分子动力学模拟，即使在高温下。我们将该模型应用于钨中初级辐射损伤的分子动力学模拟产生的复杂缺陷的演化。我们表明，我们可以进化的缺陷结构中形成的级联模拟实验观察到的时间尺度秒，同时保留原子的细节。我们的结论是，级联启动后的前几纳秒的模拟将更好地使用分子动力学，因为这将捕获一些小的高度流动的间隙集群的近温度独立的演变。我们还得出结论，对于20 keV PKA级联退火模拟考虑在这里，内部松弛的无柄对象难以捕获使用传统的对象KMC与理想化的对象几何形状建立的条件，为长时间尺度的演变。
2019-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Machine-learning interatomic potential for radiation damage and defects in tungsten
我们介绍了一个机器学习的钨原子间势使用高斯近似势框架。我们特别专注于辐射诱导碰撞级联和它们产生的损害，包括一个现实的排斥潜力的短程多体级联动力学和良好的描述液相模拟相关的属性。此外，潜在的准确再现的表面性质和能量的空缺和自填隙集群，这一直是现有的潜力长期存在的不足。该潜力使钨辐射损伤的分子动力学模拟具有前所未有的准确性。
2019-10-23 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Multi-scale simulations of electron and ion dynamics in self-irradiated silicon
高能离子与靶材料的电子和离子系统的相互作用是一个有趣但具有挑战性的多尺度问题，并且对重的初始带电离子撞击后的早期阶段的理解特别差。与此同时，在这些早期阶段的能量沉积决定了后来的损伤级联的形成。我们将实时含时密度泛函理论与损伤级联的分子动力学模拟相结合，解决了多尺度特性。我们的第一性原理模拟证明，核心电子影响电子停止，并有一个意想不到的影响的电荷状态的弹丸。我们表明，这种效果是不存在的轻射弹，但占主导地位的重射弹停止物理。通过参数化的非弹性能量损失摩擦项的分子动力学模拟使用我们的第一性原理的结果，我们还显示了辐射损伤级联的电子停止物理的定性影响。
2020-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Analysis of adiabatic shear coupled to ductile fracture and melting in viscoplastic metals
Terminal Effects Division, Army Research Directorate DEVCOM ARL（终端效应处，陆军研究指挥部 DEVCOM 美国陆军研究所）
本研究分析了粘性塑性金属中粘性剪切与韧性断裂及熔化的相互作用，提出了一种耦合模型以探讨局部化机制及临界应变的影响。
2025-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Electronic effects in high-energy radiation damage in tungsten
虽然在高能辐射损伤过程中的电子激发的影响目前还不清楚，它表明，它们在辐射与物质的相互作用中的作用是重要的。采用耦合双温分子动力学（2 T-MD）模型对体心立方钨中的高能碰撞级联进行了分子动力学模拟。我们比较了这些影响的组合对诱导的损伤，只有电子停止的影响，并得出结论，在几个新的见解。在2 T-MD模型中，电子-声子耦合导致在熔融区域中产生较少的损伤，并且在短时间内损伤的松弛更快。这两种效果导致在较长时间内的最终损害量显着减少。
2015-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Benchmarking and advancing machine-learning interatomic potentials for 3C-SiC across equilibrium and extreme conditions
Aalto University（阿尔托大学）；Queen's University（女王大学）
针对3C-SiC经验势的不足，提出基于两体和turboSOAP描述符的机器学习势TGAP，涵盖多相及21种缺陷，准确预测熔点、液相结构及碰撞级联，用于辐射损伤模拟。
2026-11-04 cond-mat.mtrl-sci
A Robust Machine Learned Interatomic Potential for Nb: Collision Cascade Simulations with accurate Defect Configurations
本文针对传统铌原子间势无法准确预测自间隙原子构型的问题，基于SNAP框架和DFT数据开发了机器学习原子间势，并通过碰撞级联等验证证明其能准确复现铌的基态缺陷构型，为辐照损伤模拟提供了稳健工具。
2025-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Electronic effects in high-energy radiation damage in iron
电子效应被认为是重要的高能辐射损伤过程中，预计高电子温度，但他们的影响目前还不清楚。在这里，我们进行分子动力学模拟的高能碰撞级联$α$ -铁使用耦合的两个温度分子动力学（2 T-MD）模型，结合了电子停止和电子-离子相互作用的影响。随后，我们将其与仅采用电子停止的模型进行比较，并发现了一些有趣的新见解。2 T-MD的结果在减少的热尖峰和更快的松弛的损伤在短时间内的损伤产生。值得注意的是，2 T-MD模型在较长时间内给出了类似的最终损伤量，我们认为这是两种相互竞争的效应的结果：较少量的短期损伤和较短的损伤恢复时间。
2014-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Energy spectra of primary knock-on atoms under neutron irradiation
受到中子辐照的材料将遭受由核反应引发的位移级联引起的损伤的累积。以前，这种损伤累积的主要“测量”是通过每原子位移（dpa）指数。有已知的限制与dpa量及其应用领域，因此本文描述了一个更严格的方法来计算初级原子反冲事件（通常称为初级撞击原子或PKA），导致级联损伤事件的能量和反冲物种的函数的任何模拟或测量的中子辐照方案。通过融合相关材料的例子，它表明，PKA光谱可以是复杂的，涉及许多不同的反冲物种，潜在的质子和中子数从原来的目标核，包括高能量反冲的光发射粒子，如α粒子和质子。探讨了PKA谱随时间、中子场和材料的变化。示例PKA光谱应用于辐射损伤量化使用的二进制碰撞近似和随机集群动力学，从这些不同的方法的结果进行了讨论和比较。
2015-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Displacement cascades and defects annealing in tungsten, Part II: Object kinetic Monte Carlo Simulation of Tungsten Cascade Aging
我们描述的目标动力学蒙特卡罗（OKMC）模拟的结果退火的初级级联损伤在体钨使用一个全面的数据库级联从分子动力学[1]作为一个功能的初级撞击原子（PKA）的能量和方向，温度为300，1025和2050 K。SIA聚集的增加，但随着温度的变化，结合不同的迁移率的SIA与空位的空位聚集减少，导致级联退火，这是一个有趣的温度效应，这是完全不同的，从人们所期望的。退火效率（退火前后缺陷数之比）随温度变化呈倒U型曲线。此外，我们还将描述我们新开发的OKMC程序的功能; KSOME（微观结构演化动力学模拟）用于执行这些模拟
2014-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Direct observation of size scaling and elastic interaction between nano-scale defects in collision cascades
利用原位透射电子显微镜，直接观察了30K下低剂量高能自离子辐照超高纯钨所形成的纳米级缺陷。在低温下，晶格缺陷的迁移率降低，因此这些显微镜观察提供了一个窗口的初始，主要损害所造成的个别碰撞级联事件。电子显微镜图像提供了在高能级联中形成的纳米级缺陷的幂律尺寸分布的直接证据，其中尺寸上限与入射离子能量无关，如Sand等人[Eur.物理快报，103：46003，（2013）]。此外，在显微照片中观察到的缺陷对分布函数的分析显示显着的级联内的空间相关性与强的弹性相互作用的缺陷。
2015-03-10 cond-mat.mtrl-sci
A multiscale and multiphysics framework to simulate radiation damage in nano-crystalline materials
本工作提出了一个多尺度、多物理场的框架来研究纳米晶材料的辐射损伤。该框架结合了两种方法，包括电子效应的分子动力学模拟和纳米晶体材料中的长期原子扩散模拟。在此框架下，我们研究了纳米晶材料在辐射事件下的自修复行为。我们发现，在级联模拟过程中，在纳米晶体中产生的缺陷的数量是小于在单晶。这种行为是由于在级联模拟过程中，间隙原子在晶界网络中的快速吸收，而空位迁移到边界的时间比间隙原子长得多。因此，纳米晶体材料显示出自修复行为，其中缺陷的数量和尺寸随时间急剧减少。我们发现纳米晶材料的自修复行为是有限的，大约50%的空位存活下来。这种效应是由于空位簇的集体行为比单个空位稳定得多。
2022-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of applied strain on radiation damage generation in body-centered cubic iron
体心立方（BCC）铁的辐射损伤已被广泛研究的计算机模拟量化的影响，温度，撞击粒子的能量，和外来粒子的存在。然而，有限的调查已经进行了机械应力和应变的影响。在反应堆的环境中，结构材料往往是机械应变，并扩大了解这种应变如何影响缺陷的产生可能是重要的预测在这种条件下的微观结构演变和损伤积累。在这项研究中，我们进行了分子动力学模拟，其中各种类型的均匀应变施加到BCC Fe和缺陷产生的影响进行了检查。据发现，体积守恒的剪切应变产生的缺陷通过在BCC铁级联的稳定数量没有统计上显着的变化。然而，发现导致体积变化的应变对缺陷产生显著影响。
2014-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Effects of training machine-learning potentials for radiation damage simulations using different pseudopotentials
研究了在镍中使用不同赝势计算的DFT数据训练ML势对辐射损伤模拟的影响，发现更硬的赝势影响短程相互作用，导致累积损伤预测存在显著差异，但平均位移阈值能量相似。
2025-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Temperature effects on the point defects formation in [111] W by neutron induced collision cascade
钨在ITER中被用作面向等离子体的壁，在那里它受到极端的操作条件。在这项工作中，我们研究了在300-900 K温度范围内中子轰击[111]晶体W的损伤形成，这对于设计下一代聚变反应堆是重要的。分子动力学（MD）模拟在高斯近似势（GAP）框架内在1 keV的初级撞击原子（PKA）能量下进行。诱导损伤的分析是由缺陷的指纹和可视化分析仪（FaVAD），这是基于一个旋转不变映射的本地原子邻域允许提取，识别和可视化的原子缺陷的形成过程中和之后的碰撞级联动态。该评估允许对各种缺陷类型进行分类，并将缺陷演变量化为时间和初始样品温度的函数。我们发现，由于热激活机制，弗伦克尔对的生产作为温度的函数增加。
2023-02-17 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Impact of Electronic Energy Dissipation on Primary Radiation Damage Formation in Silicon
Aalto University（阿尔托大学）
研究利用分子动力学模拟，通过双温模型探索离子 - 电子耦合在硅辐射损伤模拟中的作用，比较不同耦合函数与原子间势，发现耦合函数形式对缺陷产生等有关键作用，且耦合影响取决于原子间势，强调物理描述对准确预测辐射损伤的重要性。
2026-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Efficient atomistic simulations of radiation damage in W and W-Mo using machine-learning potentials
本文验证了表格化GAP（tabGAP）机器学习势在模拟W和W-Mo合金初级辐射损伤中的效率与准确性，发现其比GAP快两个数量级且结果相当，并揭示了W-Mo合金具有更高效的缺陷重组行为。
2023-06-01 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Transmission Kikuchi diffraction mapping induces structural damage in atom probe specimens
本研究发现透射菊池衍射（TKD）映射会引发原子探针（APT）样品的结构损伤，导致溶质成分分布出现伪影，其机制是高能电子反冲使表面物质注入样品引发损伤级联。
2023-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Local chemical order suppresses grain boundary migration under irradiation in CrCoNi
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；Hopkins Extreme Materials Institute, Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学霍普金斯极端材料研究所）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
研究探讨了CrCoNi中局部化学有序对辐照下晶界迁移和稳定性的影响，发现有序合金晶界在化学有序被破坏前保持稳定，而无序合金晶界在少量碰撞级联后开始迁移。
2026-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced radiation damage tolerance of amorphous interphase and grain boundary complexions in Cu-Ta
本研究利用原子模拟发现，Cu-Ta 合金中非晶相界和晶界 complexion 比有序结构产生更少缺陷，且其厚度通过影响位移阈值能改变缺陷产生率，从而显著提升抗辐照能力，突显了界面工程的应用潜力。
2023-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Grain Boundary Defect Production during Successive Displacement Cascades on a Tungsten Surface
Stony Brook University（石溪大学）；University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
研究钨在连续位移级联下晶界缺陷产生，用分子动力学模拟含Σ3和Σ5对称倾斜晶界的纳米双晶钨表面情况，发现自由表面、级联重叠及晶界特性影响缺陷积累，揭示晶界结构和晶粒尺寸对控制钨辐射损伤演化的关键作用。
2026-07-17 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Amorphous intergranular films act as ultra-efficient point defect sinks during collision cascades
采用原子模拟方法研究了界面结构对残余辐射损伤的影响。具体而言，有序的晶界相比，无序的非晶间膜，研究界面厚度和自由体积如何影响点缺陷复合。模拟了由中子轰击引起的碰撞级联，分析了剩余点缺陷布居随边界类型和初始撞击原子能量的变化。虽然有序的晶界容易吸收杂质，但这些界面是无效的空位汇。或者，非晶晶间膜作为超高效，无偏缺陷汇，提供了一个路径的辐射耐受材料的创建。
2015-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Radiation damage and phase stability of Al$_x$CrCuFeNi$_y$ alloys using a machine-learned interatomic potential
University of Helsinki（赫尔辛基大学）
本研究利用机器学习互原子势分析Al$_x$CrCuFeNi$_y$合金的辐射损伤与相稳定性，发现等原子组成下FCC向BCC转变，并揭示不同合金成分在辐照下的缺陷浓度差异及短程有序现象。
2025-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Quantifying structural damage from self-irradiation in a plutonium superconductor
18.5 K超导体PuCoGa 5具有许多不寻常的特性，包括由于自辐照引起的损伤。超导转变温度随时间急剧下降，表明辐射诱导的弗伦克尔缺陷浓度远大于目前的辐射损伤理论预测。扩展的X射线吸收精细结构测量表明，虽然新鲜材料中的局部晶体结构是有序的，但老化材料的无序程度比简单缺陷的预期要强烈得多，与整个损伤级联区域的强烈无序一致。这些数据突出了局部晶格畸变相对于缺陷对辐照材料性能的潜在影响，并强调了辐射损伤实验和理论之间进行更多原子分辨率结构比较的必要性。
2007-07-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Radiation damage effects in amorphous zirconolite
我们报告的结果，一个大规模的模拟研究的辐射损伤效应的核废料形式锆英石。我们特别关注非晶锆英石的辐射损伤效应，并发展了一种新的方法来分析损伤结构的局部配位统计。在此基础上，我们发现非晶结构对辐射损伤的响应不同于晶体。无定形锆英石被认为是“软”比结晶锆英石的原子数量要多得多，成为位移和变化的协调过程中的70千电子伏级联。局部协调和连接性分析表明，非晶结构继续演变的结果，重复的辐射损伤，变化不能确定从全球平均性能，如对分布函数。我们还发现大的密度不均匀性，在地方一级，我们建议可能会发挥重要作用，为未来的发展，在核废料储存。最后，我们发现焓的变化和当地的协调之间的相关性，这表明测量的焓变化可以定量地连接到结构辐射损伤。我们的研究结果提出了一个有趣的可能性，由于辐射损伤的非晶结构的演变是否可以收敛到一个新的平衡非晶制度，提出了什么样的结构可能是一个根本问题。
2020-08-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Electronic effects on the radiation damage in high-entropy alloys
高熵合金（HEAs）由于其复杂的局部化学环境和缓慢的缺陷迁移而成为抗辐射材料的特殊候选者。尽管通常被忽视，电子效应在辐射环境中的缺陷演变也发挥了至关重要的作用，通过耗散多余的能量，通过电子-声子耦合和电子热传导级联事件。我们提出了一个系统的研究在随机固溶体（RSS）中的四个和五个主要元素HEAs的电子性质和它们的缺陷形成，集群和重组的影响。电子性质，包括电子-声子耦合因子，电子比热，和电子热导率，计算内的第一性原理计算。利用双温分子动力学模拟，我们发现电子-声子耦合因子和电子比热在Frenkel对的形成中起关键作用。具体地，电子-声子耦合因子在初级撞击原子事件期间经由等离子体激元激发快速耗散动能，并且随后经由自由电子传导耗散。我们表明，这些影响是更关键的比原子失配产生的弹性畸变效应。巨大的兴趣，我们表明，包括较轻的元素有助于增加电子-声子耦合因子，这表明有可能通过最佳组合物来提高HEA的耐辐射性。
2022-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Primary damage and mechanical degradation of WTaCrV refractory high-entropy alloy: effects of solid-solution and chemical ordering
Fuzhou University（福州大学）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
本研究通过原子模拟比较平均原子、随机固溶和局部化学有序构型，发现固溶和化学有序化虽增加缺陷数量，但能抑制辐照引起的力学退化，其机制源于晶格畸变和缺陷-孪晶相互作用。
2026-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Displacement cascades and defects annealing in tungsten, Part I: defect database from molecular dynamics simulations
分子动力学模拟已被用来产生一个全面的数据库的幸存缺陷，由于在散装钨位移级联。在300 K、1025 K和2050 K下完成了初级撞击原子（PKA）能量从100 eV（亚阈值能量）到100 keV（$\sim$ 780 $\times E_d$，其中$E_d$是平均位移阈值能量）的21个数据点。在这个范围内的PKA能量，两个制度的幂律能量依赖的缺陷生产进行观察。一个独特的幂律指数的特点是在每个政权内产生的弗伦克尔对的数量。这两个区域在跃迁能处相交，跃迁能大约为250 $\times E_d$。跃迁能量也标志着大的自填隙原子（SIAs）簇（尺寸14或更大）形成的开始。所观察到的缺陷聚集行为是不对称的，随着温度的升高，SIA聚集增加，而空位聚集减少。这种不对称性随着温度的增加，使得在2050 K（$\sim 0.5 T_m$）几乎没有大的空位团簇形成，同时大SIA团簇出现在所有的模拟。这种不对称性的长期缺陷生存和损伤积累的影响进行了讨论。此外，观察到罕见的$<$ 100 $>$ {110} SIA环。
2014-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Molecular dynamics simulations of the defect evolution in tungsten on successive collision cascades
本研究使用EAM和机器学习势SNAP模拟钨中连续碰撞级联，发现SNAP势在肿胀和表面缺陷上更符合实验，但预测了大量小固着缺陷。
2024-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Beyond dpa: an atomistic framework for a quantitative description of radiation damage in YBa2Cu3O7
Politecnico di Torino（都灵理工大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino（意大利国家核物理研究所都灵分部）；University of Helsinki（赫尔辛基大学）；Linköping University（林雪平大学）；Eni S.p.A.（埃尼公司）
本文提出了一种基于原子的多尺度建模框架，用于定量描述YBa2Cu3O7的辐射损伤，结合分子动力学与二元碰撞近似模拟，并利用蒙特卡罗数据预测复杂氧化物的辐照效应。
2025-12-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con physics.comp-ph
Evolution of amorphous structure under irradiation: zircon case study
非晶态的性质在微观水平上很难确定。除了理解无定形状态的根本重要性之外，由于辐射损伤而导致的无定形结构的潜在变化对核废料封装的紧迫问题具有直接影响。在这里，我们开发了新的方法来识别和量化的高能量碰撞级联，适用于非晶结构和执行大规模的分子动力学模拟的模型锆石系统中的高能量碰撞级联所产生的损害。我们发现，而平均探针的顺序，如对分布函数不表明结构的变化，局部协调分析表明，非晶结构的演变，由于辐射损伤。我们的分析表明，局部结构变化和焓之间的相关性。重要的影响，长期储存的核废料遵循我们的检测显着的局部密度不均匀性。虽然我们没有达到收敛点的非晶结构的变化饱和，我们的研究结果意味着，这种新的收敛的非晶状态的性质将是在未来的实验和建模工作的重大利益。
2020-04-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Comparison of SIA Defect Morphologies from Different Interatomic Potentials for Collision Cascades in W
针对钨中高能碰撞级联，本文用自动识别方法比较三种原子间势预测的SIA缺陷形态与尺寸分布，发现形态预测差异显著大于缺陷数量差异。
2021-05-30 cond-mat.mtrl-sci nucl-th
Examining composition-dependent radiation response in AlGaN
本研究通过分子动力学模拟揭示AlGaN中辐射损伤的成分依赖性，发现25%Al含量时总损伤最小，为抗辐射合金设计提供策略。
2024-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Electron cascades and secondary electron emission in graphene under energetic ion irradiation
高能离子穿过诸如石墨烯的二维材料产生强电子激发。被激发到高于功函数的能态的电子可以引起次级电子发射，从而减少在离子撞击之后保留在石墨烯上的能量的量。电子可以被发射（动能转移）或被通过的离子捕获（势能转移）。为了阐明这种行为是不存在的三维材料中，我们模拟的电子动力学在石墨烯在第一飞秒离子撞击后。我们采用两种概念上不同的计算方法：基于蒙特卡罗（MC）的，其中电子被视为经典粒子，和时间相关的密度泛函理论（TDDFT），其中电子被描述的量子力学。我们观察到，电子发射的线性依赖于沉积的能量，出现从MC模拟，成为次线性和更接近TDDFT值时，考虑到通过互补的粒子在细胞中的模拟发射的电子与石墨烯的静电相互作用。我们的TDDFT模拟结果表明，电子捕获的概率随着离子速度的增加迅速下降，而次级电子发射占主导地位，在高速政权。我们估计，这些过程将沉积在石墨烯层中的能量减少了15%到65%，这取决于离子及其速度。这一发现清楚地表明，电子发射必须考虑在离子辐照下的二维材料的损伤产生时建模。
2020-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Dynamics and OKMC Study of Radiation Induced Motion of Voids and He Bubbles in BCC Iron
我们发现，邻近辐射损伤级联的空隙可以在其整体移动几个晶格间距。这是使用分子动力学级联模拟铁在1-5千电子伏的能量。利用OKMC程序进一步研究了这一机制的影响，结果表明，从1 × 10 ^-22 cm ^2/s到3 × 10 ^-20 cm ^2/s，空穴扩散增强了2个数量级。重复对He气泡的研究表明，空隙中存在氦气会抑制运动。
2013-05-01 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Primary Defect Production in Doped Iron Grain Boundaries during Low Energy Collision Cascades
本研究通过分子动力学模拟揭示晶界特性及掺杂元素对铁中低能碰撞级联缺陷产生的影响，提出晶界工程可提升材料抗辐照性能。
2024-03-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Molecular Dynamics Simulations of Collision Cascades in Niobium: Comparing Interatomic Potentials
通过分子动力学模拟比较四种原子间势，研究了铌在1-75 keV碰撞级联中的辐射损伤，发现缺陷产生与势的刚度-范围比及阈值位移能相关，且空位团簇占主导，SNAP势产生高比例C15环。
2025-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Defects and Impurity Properties of VN precipitates in ARAFM Steels: Modelling using a Universal Machine Learning Potential and Experimental Validation
Imperial College London（伦敦帝国理工学院）；University of Oxford（牛津大学）
本研究通过机器学习势和实验验证，探讨了VN沉淀在高辐照下的缺陷行为及溶解机制，揭示了空位有序对辐照损伤的抑制作用及溶质对溶解速率的影响。
2026-01-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Validation of an Ab Initio-Informed Electronic Stopping Model for Large-Scale Atomistic Simulations
Aalto University（阿尔托大学）
该研究首次通过实验离子透射对比，验证了Tamm模型在电子阻止区域的准确性，支持其用于大规模辐射级联模拟。
2026-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Negative thermal expansion coefficient and amorphization in defective 4H-SiC
研究通过分子动力学模拟发现，4H-SiC在临界缺陷密度下出现宏观负热膨胀和非晶化，且$c_v$随缺陷密度指数下降至绝热过程，为抗辐射电子器件开发提供依据。
2023-09-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Computational study of crystal defects formation in Mo by machine learned molecular dynamics simulations
在这项工作中，我们研究了在室温下，由于在0.5-10 keV的初级撞击原子范围内的中子轰击在结晶钼材料样品中的损伤。我们执行机器学习分子动力学（MD）模拟与以前开发的原子间的潜力的基础上高斯近似势（GAP）的框架。我们利用最近开发的软件工作流程指纹和可视化损伤晶体结构中的缺陷来分析损坏的钼样品通过计算点缺陷的形成过程中和之后的碰撞级联。作为一个基准，我们报告的结果弗伦克尔对（一个自填隙原子和一个单一的空缺）的总数形成和原子位移作为PKA能量的函数。通过使用嵌入式原子方法（EAM）的潜力得到的结果进行比较，讨论机器学习MD模拟的优点和局限性。Frenkel对的形成遵循与PKA能量相关的次线性标度律，其中$E^{0.54}_\mathrm{PKA}$用于GAP MD结果，而$E^{0.667}_\mathrm{PKA}$用于EAM模拟。虽然这两种方法的平均总缺陷数是相似的，我们注意到，MD势模型不同的原子几何形状的复杂的点缺陷，其中crowdions的形成是更有利的GAP潜力。最后，离子束混合结果的GAP MD模拟报告和讨论。
2020-10-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Imaging neutron radiation-induced defects in single-crystal chemical vapor deposition diamond at the atomic level
本文利用拉曼光谱和球差校正透射电镜等原子级表征手段，直接成像了单晶CVD金刚石在高通量快中子辐照下产生的点缺陷、哑铃形间隙缺陷及位错结构，揭示了缺陷聚集机制，为耐辐射金刚石材料开发提供了微观依据。
2025-03-12 cond-mat.mtrl-sci hep-ex physics.ins-det
On the classification and quantification of crystal defects after energetic bombardment by machine learned molecular dynamics simulations
由于等离子体与环境的直接相互作用，需要对面向等离子体材料（PFM）的损伤进行分析，以构建下一代核机器，其中钨已被提议作为候选材料。在这项工作中，我们使用机器学习的原子间势进行分子动力学（MD）模拟，基于高斯近似势框架，在原始W晶格中模拟更好的中子轰击机制。MD潜力的训练，以再现现实的短程动力学，液相，和材料的重结晶，这是重要的碰撞级联。点缺陷的形成是量化和分类的描述符矢量（DV）为基础的方法，这是独立的样品温度及其成分，只需要适度的计算资源。空位的位置由k-d-tree算法计算。在W样品中的损伤的分析相比，由EAM Finnis-Sinclair和Tersoff-ZBL电位得到的结果，在样品温度为300 K和初级撞击原子（PKA）的能量范围为0.5-10千电子伏，其中一个很好的协议与报告的数量的Frenkel对观察。我们的研究结果提供了关于机器学习MD模拟相对于标准模拟的优点和局限性的信息。哑铃和crowdion缺陷的形成作为PKA的函数进行了讨论。
2019-10-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Utilizing a machine-learned potential to explore enhanced radiation tolerance in the MoNbTaVW high-entropy alloy
本研究构建了 MoNbTaVW 高熵合金的机器学习原子间势，通过分子动力学模拟发现其相较于纯 W 具有更少且更小的间隙原子团簇，展现出更优异的耐辐照性能，并提出了子级联分裂机制及扩展损伤模型。
2025-07-16 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Real-time observation of frustrated ultrafast recovery from ionisation in nanostructured SiO2 using laser driven accelerators
本研究利用瞬态光吸收和激光驱动加速器，实时观测了纳米结构SiO2在电离辐射后的自由电子寿命变化，发现声子辅助恢复过程受阻导致能量密度延长，为理解复杂系统微观与宏观现象的联系提供了新途径。
2024-09-13 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph physics.plasm-ph
