近日，前沿交叉科学青岛研究院刘鹏教授课题组在离子辐照效应及其技术应用领域取得研究进展，利用兰州重离子加速器等国家重大科技基础设施，结合理论计算，阐明了高能重离子辐照环境下晶格缺陷的形成及微纳结构的演变过程，并构建辐照微区电子结构与光谱特性的关联，促进了对辐照基本作用机制的理解以及辐照技术与多学科的交叉融合。研究成果以“Tailoring the Electronic Structures and Spectral Properties of ZnO with Irradiation Defects Generated Under Intense Electronic Excitation: A Combined Experimental and DFT Approach”为题，发表于国际期刊Advanced Functional Materials （IF=19.0）。特别资助类博士后韩心晴为论文第一作者，橡树岭国家实验室Eva Zarkadoula研究员、田纳西大学Miguel L. Crespillo教授、山东大学牛成旺教授、刘鹏教授为论文共同通讯作者，山东大学为第一完成单位。

核技术应用作为战略产业，是通过粒子加速器或放射性同位素产生的粒子束与物质发生相互作用，用于物质改性或探测。离子辐照作为核技术领域的重要组成，其研究与应用的关键在于明晰离子辐照的微观机理，并建立描述辐照过程的理论模型。相关工作一方面用于理解核能、空间等极端环境下材料体系的辐照损伤效应与性能退化特性，发展抗辐照理论模型与技术路径；另一方面基于辐照能量传递在纳米尺度精确可控的特性，实现信息、能源等前沿领域的微纳结构制备与物性调控。

本研究工作从高能重离子辐照引起的强电子激发这一基本作用机制出发，通过电子-电子、电子-声子耦合，产生瞬态的高密度能量沉积效应，诱导晶格熔融并形成核径迹损伤微区；利用多尺度实验表征，结合密度泛函理论计算，建立不同类型的辐照缺陷模型，并确定其形成能、电子结构等，深入理解高能离子与物质的基本作用过程，揭示了核径迹微区内高浓度的空位/间隙缺陷对光电特性调控的主导作用，阐明了辐照技术所诱导带隙降低及载流子浓度增加等效应的内在机制。

刘鹏教授课题组聚焦于离子辐照的物理机制研究，探索辐照技术在多学科领域中的交叉应用，近期工作发表于Adv. Funct. Mater. (2024, 2023)、Angew. Chem. (2023)、Adv. Energy Mater. (2023)、Acta Mater. (2023)等。该研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国博士后科学基金特别资助等项目的支持。