国际低温等离子体研究进展(2023.03)

国际进展 发布于 2023-9-11 02:19

来自工坊团队成员的分享。

前菜:养眼美图

次级DBD放电产生的等离子体微笑

下图展示了一种对称的外曲电极构型,基于DBD原理,利用正电压脉冲(约40微秒脉宽)产生大气压氦气等离子体。通过数码相机进行10微秒曝光拍照可以捕捉到一次主放电和二次放电,在二次放电中,等离子体发光形成了一种有趣的“微笑”形态。

作者:Dr. Alina Silvia Chiper, Alexandru Ioan Cuza University of Iasi, Romania, alina.chiper@uaic.ro.


连续流等离子反应器中捕获硅微粒的激光散射

流动式低温等离子反应器长期以来一直用于形成难以通过其他制备技术合成的纳米晶体,但是由于粒子在等离子体中停留时间较短,合成晶体尺寸往往小于10纳米。

通过增大反应器尺寸(上图左)、降低流速,可以延长粒子的停留时间。通过静电力、热浮力和阻力相互竞争,将小纳米颗粒在约束在指定区域(上图中,图中绿光散射区域)直到增长到临界尺寸后,被解除捕获,紧接着高功率放电用于合成高度结晶和单分散的大尺寸硅微粒。这些硅微粒直径为60至214纳米(右下图),当用白光照射时,它们会显示出与尺寸对应的谐振散射(右上图)。

来源:Dr. Mohammad Ali Eslamisaray and Prof. Uwe Kortshagen, University of Minnesota, USA. Source: M. Eslamisaray, Nano Letters (2023).


主菜:行业新闻&知识盛宴

等离子体医学中的水凝胶——开启新的可能

聚合物等离子体处理,尤其在增强亲水性、表面能量或引入新的功能基团以进行后续处理等方面,已经被广泛研究了几十年。大气压等离子体表面处理技术的发展为等离子医学开辟了新途径——从处理固态聚合物到如今处理水凝胶。水凝胶是一种由亲水性聚合物三维网络构成的柔软和弹性材料,能够吸收大量水分。其独特的物理和化学特性使其非常适合于各种应用,包括生物医学应用,如药物输送和组织工程。

在等离子体治疗流程中,等离子体源产生的活性氧氮(RONS)是非常重要的物质,了解它们在直接治疗期间在组织中的分布,找到高效的传递方法极为必要。水凝胶在等离子体医学领域主要有两个研究目标:

(1)作为组织的替代物,以研究等离子体的穿透深度和RONS的分布,或作为某些RONS的筛选器。水凝胶可以有助于更好地理解等离子体与生物组织之间的相互作用;(2)作为RONS的运载体。因它们可以在微创的方式下局部注入体内,目前也被广泛研究。

总之,水凝胶可能在新治疗技术应用中,在等离子体与组织之间相互作用方面扮演越来越重要的角色。

联系方式:  Dr. Cristina Canal

Universitat Politecnica de Catalunya, Barcelona, Spain

cristina.canal@upc.edu


微电子纳米制造等离子体科学研讨会报告

低温等离子体对半导体工业器件的制造至关重要,从最先进的光刻技术中的EUV光子生成,到薄膜刻蚀、沉积和表面改性。美国能源部科学办公室聚变能源科学(FES)于2022年8月举行了一个名为“微电子纳米制造的等离子体科学”(Plasma Science for Microelectronics Nanofabrication)的研讨会,讨论了需要克服的等离子体科学挑战和技术障碍,以继续开发创新的等离子体技术,从而维持和提高美国半导体工业的国际竞争力。虽然该报告旨在解决国内竞争问题,但所讨论的科学问题是通用的和具有国际意义的。

该研讨会的报告可以在FES网站上查看:

https://science.osti.gov/fes/Community-Resources/Workshop-Reports

联系方式:Prof. David Graves (Workshop Chair) Princeton University, USA dgraves@pppl.gov


第二届等离子体科学FAIR数据研讨会

诚邀您参加2023年5月3日至4日,在德国波鸿-鲁尔大学举行的第二届低温等离子体科学FAIR数据研讨会(可线上参会)。研讨会旨在解决采用FAIR数据原则建立符合社区标准的基础数据库。初步计划现已在网站上公布,注册链接为:

https://www.plasma-mds.org/ws-fair-data-plasma-science-2.html


PSST专刊征稿:大气压等离子体与复杂表面相互作用

大气压等离子体(APPs)在医疗保健、能量储存、化学转化和环境保护等应用中存在大量等离子体-复杂表面的相互作用。在实际应用中,复杂表面通常是曲面、多孔、可反应、可变形或液态的。入射到复杂表面的等离子体活性物质改变了表面,表面则通过充电、二次过程、表面反应或蒸发等方式影响等离子体。

Plasma Sources Science and Technology专刊将关注大气压等离子体与复杂表面相互作用的实验、计算和理论研究,重点是相互作用期间发生的基本等离子体和表面特性及过程,包括但不限于界面处的等离子体自组织、物种传输和控制、辐射传输、诊断和新计算技术,以及理解这些过程所需的基础数据。

投稿截止日期为2023年5月31日,请在提交表单时选择“Special Issue Article”,然后在出现的“Special Issue”下拉框中选择“Special Issue on Fundamentals of Atmospheric Pressure Plasma Interactions with Complex Surfaces”。


IOPS在线研讨会

国际在线等离子体研讨会(IOPS)将继续为国际社会提供定期的机会,听取该领域领先研究人 员的意见。IOPS(以及过去研讨会的链接)相关信息可以在该链接查找:

http://www.apsgec.org/main/iops.php
联系方式:
中国大连理工大学,张权治教授,qzzhang@dlut.edu.cn


第二届美国低温等离子体暑期学校

美国低温等离子体暑期学校(USLTPSS)将于2023年6月26- 30日在美国密歇根大学Ann Arbor分校的营地举行。申请门户网站将在2023年4月1日关闭,3月15前的投递会得到比较充分的考量。此外,还将有诊断和建模方面的实践会议、海报会议和特殊主题的小型研讨会。

USLTPSS的讲师和主题可以在如下网址查询:https://mipse.umich.edu/summer_school_2023.php

联系方式:
Prof. Peter J. Bruggeman, University of Minnesota, USA, pbruggem@umn.edu 
Prof. Mark J. Kushner, University of Michigan, USA, mjkush@umich.edu


甜点:进展一瞥

等离子体-液体功能化增强太阳能转换应用中碳纳米管纳米流体的稳定性

https://doi.org/10.3390/nano12152705

本研究采用等离子体诱导非平衡电化学方法,对碳纳米管(CNTs)的宏观带状组装体表面进行功能化,并增强它们在乙二醇中的分散性,以应用于太阳能到热能的转换。

具有氮基和高氧基功能化的CNT纳米流体—“等离子体--液体”样品表现出异常优异的性能,液体接触角从84°降至35°,亲水性和分散性显著改善,吸收系数增强。太阳热转换实验表明,“等离子体-液体”功能化可造成很大的温升(超过40°C),并具有50%的太阳热转换效率,且具有较好的工业应用的储备性。

Dr. Ruairi McGlynn

Ulster University, UK

r.mcglynn@ulster.ac.uk


大气压电弧等离子体改善NOX生成式固氮能量效率和生产率

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.2c06357

许多因素阻碍了基于等离子体固氮(NF)用于肥料生产的应用,例如能量消耗(EC)和生产率(PR)之间的反相关关系,或者需要提高选择性,以实现更易形成基于硝酸盐的肥料所需的NO2产量。

本文研究不同进气气体流量和组成下,在高压(最高可达3barg)下使用滑动弧等离子体进行固氮。随着压力的增加,NOx的产量急剧增加,生产率在富氧空气中高达69克/小时,相当于1.8MJ/(molN)(相同产率下最低),且几乎完全产生NO2。

上图显示了计算显示压力对NO氧化速率与Zeldovich机理的反应后效应之间的影响。通过比较Zeldovich机理(直接和反应)和氧化NO到NO2的动力学速率系数随压力变化的情况,我们认为这种改变不仅仅是由于增强的热Zeldovich机理,还由于增加的压力而提高的NO氧化速率。总的来说,这项工作确定了压力是提高等离子体固氮性能的一个重要参数。


联系方式:
Dr. Yury Gorbanev, yury.gorbanev@uantwerpen.be 
Prof. Annemie Bogaerts, annemie.bogaerts@uantwerpen.be, University of Antwerp, Belgium


液体表面产生混合等离子体

混合等离子体是指将两种或多种类型的等离子体源组合,创建一种新型等离子体:通过组合不同的等离子体源,可以产生新的、独特的等离子体特性,并用于特定的应用。

在本实验中,通过结合气体放电和电子束等离子体,在一种特殊的凡士林和卵磷脂混合物液体上生成了混合等离子体。该等离子体使用射频电源,电极盘插入放置在真空室中的液体混合物中。实验结果显示,等离子云均匀地形成在液体层周围,并在实验过程中保持稳定。实验后,观察到实验培养皿上的水滴比未使用的培养皿上的水滴更具粘性。


联系方式:Prof. Tatiana Vasilieva, Prof. Michael Vasiliev 

Moscow Institute of Physics and Technology 

tachia.m@phystech.edu


新书:高密度螺旋形等离子体科学-从基础到应用

https://link.springer.com/book/10.1007/978-981-19-2900-7

高密度螺旋电磁波等离子体源因其在基础科学到工业应用各个领域的广泛适用性,引起了广泛关注。本书名为《高密度螺旋电磁波等离子体科学——从基础到应用》(Springer Nature Publishing),是全球第一本关于螺旋电磁波的书籍。

• 提供了螺旋电磁波等离子体科学的现代入门介绍

• 综述了螺旋电磁波等离子体的物理及其应用

• 涵盖了广泛的主题,从基础等离子体物理到尖端应用。

这本书为读者介绍了现代高密度螺旋波等离子体科学,包括螺旋波等离子体的基础物理学和其前沿应用。

联系方式:

Prof. Shunjiro Shinohara

Tokyo University of Agriculture and Technology, Japan

sshinoha@cc.tuat.ac.jp


饮料:职业机会

Post-doctoral Researcher in Micro Plasma Aided Combustion, Laboratory for Plasma Physics, France


Research Fellow-Thin Film Deposition and Plasma Diagnostics, Sheffield Hallam University, UK


Post-doctoral Research Fellow, Modeling and Simulation of Plasma Torches, University of Texas, USA


Faculty Position, Department of the Mechanical Engineering, University of Minnesota, USA


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