Plasmen im Nichtgleichgewicht halten

Mikroplasma / Bildquelle: Achim von Keudell

Plasmen mit niedrigen Drücken sind für viele industrielle Prozesse wichtig, zum Beispiel für die Produktion von Solarzellen. Viele weitere Anwendungen würden sich eröffnen, wenn man Plasmen auch bei Atmosphärendruck einsetzen könnte, um Oberflächen gleichmäßig zu beschichten oder zu bearbeiten. Grundlegende Fragen zu chemischen Prozessen in Atmosphärendruckplasmen sollen Nachwuchswissenschaftler aus Physik, Chemie und Ingenieurwissenschaften in einem neuen Marie Curie Initial Training Network klären. Die Europäische Union fördert das Projekt Reactive Atmospheric Plasma processIng – eDucation network, kurz RAPID, mit 3,9 Millionen Euro für vier Jahre. Physiker und Chemiker der Ruhr-Universität Bochum (RUB) koordinieren das Netzwerk, an dem zehn Forschungseinrichtungen und zehn Industriepartner aus insgesamt acht Ländern beteiligt sind.

RAPID hat zum Ziel, die nächste Generation von Wissenschaftlern im Bereich der reaktiven Atmosphärendruckplasmen auszubilden. Das Projekt umfasst ein interdisziplinäres Graduiertenkolleg für zwölf Doktoranden und drei PostDocs. Workshops, individuelle Forschungsprojekte und Praktika bei den Industriepartnern stehen auf dem Programm. Prof. Dr. Achim von Keudell von der RUB-Fakultät für Physik und Astronomie leitet RAPID; stellvertretend übernimmt Prof. Dr. Anjana Devi aus der Fakultät für Chemie und Biochemie diese Aufgabe.

Damit man mit Atmosphärendruckplasmen Solarzellen produzieren oder Polymere beschichten kann, dürfen die Plasmabestandteile auch bei hohen Drücken nicht im thermischen Gleichgewicht sein. Mit anderen Worten: Die Temperaturen verschiedener Arten von Plasmateilchen, zum Beispiel Elektronen, Ionen und Neutralteilchen, müssen sich unterscheiden. Um diesen Zustand herbeizuführen, gibt es mehrere Möglichkeiten. Alle haben den gleichen Haken, ein gleichförmiges und stabiles Plasma zu erzeugen, gelingt nur bei besonderen Bedingungen. Die RAPID-Mitglieder erforschen die chemischen und physikalischen Grundlagen von Atmosphärendruckplasmen, um diesen Schritt zu vereinfachen. Sie arbeiten an der Modellierung, Simulation und Diagnostik von Plasmen und suchen Wege, um kleine Laborplasmen für große Industrieanlagen tauglich zu machen.

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