成果|毛飞课题组对离子辐照条件下金属中内层电子激发的物理机制研究取得重要进展

       最近，威廉希尔毛飞教授团队对离子辐照条件下金属中内层电子激发的微观机制研究取得重要进展。相关研究成果以“铂中f电子激发对质子电子阻止本领的贡献”（Contribution of f-electron excitation to electronic stopping power of platinum for protons）为题在线发表于《物理评论B》（Physical Review B）。《Physical Review B》是凝聚态物理学和材料物理学领域公认的TOP期刊，同时也是自然指数（Nature Index）期刊。

      研究电离辐射与物质之间的相互作用及其能量损失的微观机制不仅对原子核物理、辐射物理和电离辐射剂量学有重要的科学意义，而且对探索材料的辐照损伤效应具有重要的工程应用价值。近年来，国际上对低能离子在介质中电子能损的微观机制非常感兴趣，而介质中内层电子激发的微观机制就是其中的难点。

      毛飞教授团队采用第一性原理分子动力学研究了载能质子在金属铂中电子能损的微观物理机制，揭示了铂中4f电子激发的微观机制及其对电子能损的贡献，同时也阐明了4f电子的相对论效应对电子阻止的影响。他们发现即使在低能离子辐照条件下，铂的内层电子也是可以被激发的。传统的电子能损理论认为低能电子阻止主要来源于费米能级附近的导带电子激发，因此该工作超越了传统电子理论的范式，并与目前的实验测量结果相符。该工作的开展使得人们对离子电子能损理论的认识更进了一步。论文的部分结果如图1所示。 

图1 质子在铂中的沟道（channeling）和脱沟道（off-channeling）电子阻止本领

      威廉希尔硕士研究生李诗铭为该论文的第一作者，毛飞教授为该论文的通讯作者。毛飞教授团队长期从事离子与物质相互作用及其辐照效应微观机制方面的理论研究，近年来取得了一系列重要的研究成果。该研究工作得到了国家自然科学基金项目的资助。

相关论文链接： https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.106.014103