Microsoft Word Ksi\271\277ka abstrakt\363w doc

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
 
33
I–15 
Advanced theoretical modelling of selected model nanosystems 
 
Zdzisław Latajka
1
, Andrzej Bil
1
, and Piotr Okrasiński
1 
 
1 
Faculty of Chemistry,University of Wrocław, F. Joliot-Curie 14, 50-383 Wrocław, Poland, 
e-mail: [e-mail] 
 
 
Nowadays  the  advanced  quantum  chemical  methods  are  very  widely  applied  in  study  and 
design  of  new  materials.  First-principle  methods  enable  one  to  study  the  electronic  and 
geometrical structure of molecular systems as accurately as possible with modern computational 
effort.  Moreover,  using  ab  initio  molecular  dynamics  methods,  which  calculate  the  forces 
exerted on atoms at each time step of simulation, one can calculate the evolution of atomic and 
electronic motions without assuming empirical parameters. 
Very  important  and  the  most  famous  nanometer  scale  materials  are  fullerene.  Although  the 
number  of  papers  devoted  to  fullerenes  is  large  and  growing  rapidly,  only  a  small  proportion 
concerns  fullerene  oxides.  Unlike  the  C
60
  molecule,  C
70 
has  five  non-equivalent  carbon  atom 
types,  which  leads  to  eight  non-equivalent  C–C  bonds.  There  are  therefore  at  least  eight  a   
priori 
possible  isomers  of  C
70
O.  A  series  of  ab  initio  calculations  have  been  carried  out  to 
determine the stability of  different isomers of mono-oxides and mono-ozonides of C
70
. On the 
basis  of  density  functional  theory  method  calculations  and  Born-Oppenheimer  molecular 
dynamics will be presented a mechanism for the thermally induced  dissociation of  C
70
O
3
. It is 
interesting  to  note  that  the  first  to  steps  of  studied  process  is  identical  with  the  general 
mechanism for ozonolysis of alkenes  proposed  by Criegee.  Moreover, the results  of molecular 
dynamics simulations of C
70
O
3
 doped with light molecules will be also discussed. 
 
Carbon nanotubes (CNTs) play an important role in materials chemistry and are the subject 
of many experimental as well as theoretical studies. Open-ended single-walled carbon nanotubes 
(SWCNTs) are considered in many studies as a model system in nanoconfined chemistry. In the 
lecture  will  be  presented  analysis  the  noncovalent  interaction  between  the  cyclic  formic  acid 
dimer (FAD) and pyrene, which was used as a simple model for a CNT wall. Moreover, will be 
presented results for FAD in an armchair (6,6) SWCNT as an  example for a smaller nanotube 
and in an armchair (8,8) SWCNT as an example for a larger one.
 
 
Keywords: carbon nanotubes; fullerenes; molecular modelling  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

---

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
34 
I–16 
Implementation of GIXRD analysis and nanoindenation technique 
to study functional properties of materials – ODS case study 
 
Lukasz Kurpaska
1
, Malgorzata Frelek-Kozak
1
, Wioleta Pawlak
1
, 
Magdalena Leśniak
2
, Iwona Jozwik
3
, Jaroslaw Jasinki4, 
Marcin Chmielewski
3
, and Jacek Jagielski
1,3
 
 
1 
Material Physics Department, National Centre for Nuclear Research, st. Andrzeja Soltana 7, 05-400 
Otwock-Swierk, Poland, e-mail: [e-mail] 
2 
Faculty of Energy and Fuels, AGH University of Science and Technology, av. A. Mickiewicza 30, 
30-059 Krakow, Poland 
3 
Institute of Electronic Materials Technology, Wolczynska 133, 01-919 Warsaw, Poland 
4 
Institute of Materials Science, Czestochowa University of Science and Technology, av. Armii 
Krajowej 19, 42-200, Czestochowa, Poland 
  
 
Due to its promising properties, Ferritic Oxide Dispersion Strengthened (ODS) steels are one 
of the best candidate materials for future nuclear applications, such as structural components of 
IV-gen reactors [1].  Uniqueness of ODS is an effect of the presence of certain elements (Y-Ti-
O or Y-Al-O nanoparticles), high dislocation density and fine-grain microstructure [1–2]. Since, 
these steels are previsioned to be used in construction elements of GenIV nuclear reactors, they 
will be exposed to severe irradiation damage. It has been proven that irradiation damage changes 
structural  and  mechanical  properties  of  the  materials  [3].  The  fundamental  phenomenon 
responsible for this effect is the generation of radiation damage which leads to several structural 
modifications,  mainly  development  of  defects.  For  example,  it  is  known  that  increase  of 
irradiation  dose  can  result  in  the  agglomeration  of  vacancies  and  interstitials  into  voids  and 
dislocation  loops  and  lead  to  swelling  [4].  The  most  efficient  way  of  modelling  processes 
occurring  in  materials  during  long  term  exposure  to  radiation  is  the  use  of  accelerated  ion 
beams. Such an approach allows one to obtain high damage levels (~100 dpa) in one day instead 
of  several  years  in  research  reactors.  Moreover,  the  irradiated  samples  do  not  become 
radioactive, making their analysis much simpler and safer. However, the main disadvantage of 
the use of ion beams is the fact, that damaged layer is usually less than  one micrometer thick. 
Consequently the structural and mechanical properties of thin film may be studied by only very 
precise techniques.  
 
In this work, the effect of ion implantation on mechanical and structural properties of ODS 
steel have been investigated. Structural properties were measured by using Grazing Incidence X-
ray  Diffraction  (GIXRD)  and  Small  Angle  Neutron  Scattering  (SANS)  methods.  Mechanical 
properties  were  measured  by  nanoindentation  technique.  Correlation  between  obtained 
mechanical and  structural results  have  been shown. Recorded  results show  that  ion-irradiation 
causes  hardening  effect  which  may  be  associated  with  creation  of  radiation  defect  and 
dislocation loops.  
 
Keywords: X-ray, ODS, ion implantation  
 
Acknowledgment 
Financial support from Ministry of Science and Higher Education through “Young Scientist” programme is 
gratefully acknowledged. 
 
References  
[1]  C.  Heintze,  M.  Hernandez-Mayoral,  A.  Ulbricht,  F.  Bergner,  A.  Shariq,  T.  Weissgärber,  H. 
Frielinghaus, J Nucl. Mater. 428 (2012) 139. 
[2]  C.L. Chen, A. Richter, R. Kögler, M. Griepentrog, P. Reinstädt, J. Alloys Compd. 615 (2014) S448. 
[3]  C.L. Chen, A. Richter, R. Kogler, G. Talut, J Nucl. Mater. 412 (2011) 350. 
[4]  C.L. Chen, A. Richter, R. Kogler, L.T. Wu, J. Alloys Compd. 536S (2012) S194. 

---