Исследователи получили экспериментальные свидетельства того, что атомно-зондовая томография может отличать растворённый в металле водород от водорода, захваченного дефектами решётки. Работа опубликована 4 ноября в Nature. Команда использовала дейтерий — тяжёлый изотоп водорода, который легче отделить от фонового сигнала прибора, — и проследила его распределение в нескольких сплавах.

В модельном сплаве (CoCrNi)₉₄Al₃Ti₃ дейтерий накапливался в когерентных выделениях Ni₃(Al, Ti) сильнее, чем в окружающей матрице, как и предсказывали расчёты энергии растворения. Затем метод проверили на более сложном никелевом суперсплаве Inconel 718: атомные карты различили распределение дейтерия между матрицей и двумя типами выделений в одном поле зрения.

Главная трудность таких измерений — не принять за растворённый водород атомы, сидящие в вакансиях и других дефектах, которые могли возникнуть при зарядке дейтерием или подготовке образца. Авторы сопоставили томографию с электронной микроскопией, позитронной спектроскопией и расчётами: заметного роста концентрации вакансий после зарядки не обнаружили, а распределение дейтерия совпало с предсказанной химической «привлекательностью» разных фаз.

Результат даёт способ проверять, где подвижный водород предпочитает находиться внутри конструкционных сплавов, и может помочь проектировать материалы для водородной инфраструктуры и лучше разбирать механизмы водородного охрупчивания. Это пока методика исследования, а не готовый стойкий сплав: опыты проведены на системах с гранецентрированной кубической решёткой, а небольшой вклад неразличимых вакансий, комплексов водород–вакансия и упругих полей авторы полностью не исключают.