Mecanismos de redistribución de energía en la dispersión de átomos de hidrógeno en superficies de tungsteno

Resumen

Introducción: Se estudió la colisión y difusión de átomos de hidrógeno sobre superficies metálicas, con énfasis en materiales con aplicaciones potenciales en el diseño de componentes de los futuros reactores de fusión nuclear.

Objetivos: Evaluar la influencia de la estructura de la superficie metálica y del grado de recubrimiento sobre la probabilidad de dispersión y la transferencia de energía durante la interacción gas-superficie.

Métodos: De dinámica molecular con fricción electrónica. Las interacciones hidrógeno-sustrato y la densidad electrónica de la superficie se calcularon utilizando la teoría del funcional de la densidad. La posible formación de estados resonantes se describió empleando la representación de trayectorias cuánticas interactuantes.

Resultados: Los resultados de las simulaciones reproducen las tendencias observadas en los espectros experimentales de pérdidas de energía de traslación del gas de hidrógeno incidiendo sobre superficies de tungsteno. Adicionalmente, permitieron cuantificar la influencia del recubrimiento, las interacciones hidrógeno-sustrato y la estructura de la superficie sobre la forma del espectro.

Conclusiones: Las simulaciones realizadas proporcionan una comprensión más profunda de fenómenos que determinan, a escala microscópica, la eficiencia de la transferencia de energía durante colisiones de átomos de hidrógeno con superficies de tungsteno y su dependencia con respecto a la geometría de la superficie. La versatilidad de algunos de los métodos desarrollados permitió aplicarlos también a procesos difusivos de distinta naturaleza (por ejemplo, redes ópticas, procesos costeros).