国际低温等离子体研究进展(2023.05)

文摘   科技   2023-06-13 14:30   陕西  

前菜:养眼美图

E-FISH实验中等离子体与激光的相互作用

电场诱导二次谐波技术(E-FISH)常被认为是一种非侵入式电场测量技术。然而,在近期的大气压N2纳秒脉冲等离子体射流中观察到,等离子体子弹的轨迹会受到皮秒脉冲激光束的影响。

上图显示了不同情况下的等离子体射流轨迹。当h=0时,激光束集中在等离子体轨迹的中心。曝光时间为220 ns。1064 nm的激光经500毫米的透镜聚焦后,沿Z方向传播。正常情况下,等离子体子弹沿x方向遵循背景电场线运动,但在穿过激光束路径时会发生分叉,形成剑形轨迹。这种等离子体路径和激光束路径的交点发生的分支,出现在Δh≈450微米的范围内。这种轨迹变化并不会影响使用皮秒激光时的E-FISH测量结果。然而对于纳秒级E-FISH实验,E-FISH信号与分支之间的关系将会变的很显著。

作者:Anne Limburg and Dr. Sander Nijdam Eindhoven University of Technology, The Netherlands.


主菜:行业新闻&知识盛宴

美国国家科学基金会Dear Colleague Letters——清洁能源技术程

美国国家科学基金会针对关注清洁能源技术,发布了两封可能引起低温等离子体圈兴趣的Dear Colleague Letters,指出:随着能源使用量的持续增长,必须增加清洁、可持续能源的使用,包括生物质能、地热能、风力发电、水力发电、潮汐能和太阳能等。清洁能源代表了新的、基于创新基础概念的高效技术,通过提高能源效率以及现有技术的节约措施,来达到节能效果,并从可再生能源中获得能量。

关于清洁能源主题的会议提案:呼吁提交会议提案,寻找促进清洁能源科学技术发展的合作研究机会。这些研讨会的目标是在学术界内部,或学术界与联邦资助的研究和开发中心(Federally Funded Research and Development Centers, FFRDCs)之间启动关于清洁能源主题的新合作。

清洁能源技术RAISE/EAGER提案:邀请跨学科的主要研究员组成团队,开发潜在的具有变革性、交叉性和基础性的清洁能源技术研究。有两种类型的提案可供考虑:由跨学科科学与工程推进的研究(Research Advanced by Interdisciplinary Science and Engineering,RAISE)以及针对早期探索性概念研究的资助(Early-concept Grants for Exploratory Research,EAGER)。

详细信息可查阅网站:

https://www.nsf.gov/pubs/2023/nsf23108/nsf23108.jsp?WT.mc_ev=click&WT.mc_id=&utm_me-dium=email&utm_source=govdelivery


在线低温等离子体(OLTP)研讨会系列

可以在OLTP网站上找到OLTP研讨会的时间表和更多关于该计划的信息(包括过去研讨会的链接):

https://theory.pppl.gov/news/seminars.php?scid=17&n=oltp-seminar-series

研讨会在星期二上午10:00 EDT或EST通过Zoom进行,并可免费访问。


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


甜点:进展一瞥

小曲率半径电极在不同气体氛围中脉冲纳秒放电的粒子细亮轨迹

本研究拍摄了大气压过电压(-33kV)1ns脉宽驱动下的气体间隙击穿现象。非均匀场下的纳秒扩散放电放电,伴随着逃逸电子和X射线的生成,在各类科学和技术领域均存在实际应用。

针对纳秒放电在非均匀场中的发展特征进行实验研究,并进行高空间分辨率成像,在空气和氩气中的辉光放电背景下观察到极长的、横截面为几微米的细发光轨道。这些细亮轨道与电极上明亮的发光白点或白点附近相邻,且与微小粒子的运动轨迹相关。

Prof. Victor F. Tarasenko

俄罗斯高电流电子研究所 VFT@loi.hcei.tsc.ru


低温等离子体灭活SARS-CoV-2及其他有包膜/无包膜病毒

该工作使用介质阻挡放电(DBD)有效地灭活了医疗设施常见(非多孔和多孔)材料中的SARS-CoV-2(武汉和Omicron毒株)、PRCV和CVB3。DBD对武汉和Omicron变种毒株病毒载量的灭活速率极高,能够快速有效地灭活各种医院材料中的高病毒载量(减少log5),并符合欧盟对病毒灭活消毒剂的标准要求(减少>log4)。DBD作为一种有吸引力的、环境友好的解决方案,可用于对湿度和温度敏感的材料进行消毒,无需额外的气体或化学物质。大规模DBD为医院材料的消毒提供了一种新的、可持续的解决方案,有助于降低成本和废物的产生。

联系方式:

Dr. Angela Privat-Maldonado, Dr. Abraham Lin

https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.2c07622


单次纳秒放电在带水滴的空气中传播

https://doi.org/10.1063/5.0077694

多相介质中的放电是一个有趣的研究领域。下图展示了5mm间隙电极间存在4mm直径液滴时,流注传播的时间演化(EMICCD-2纳秒曝光)。左侧电极接负高压(-13kV,300 ns),右侧电极接地。放电在阴极附近产生并迅速到达液滴表面。两纳秒后,在接地电极附近出现发光。靠近阴极的辐射呈扩散状,而靠近接地电极的发射扩散不明显。

在12-14 ns时刻,正负流注相遇并发生更强烈的辐射;20-40 ns期间,二次电离波从阳极传播到阴极;50-70 ns,发生从地电极向阴极传播的局部放电;75ns时,出现了连接两个电极并在液滴顶部传播的单个丝状结构。超过75纳秒后,电极之间的不连续放电变得更加强烈(96 ns),之后放电变得连续。最终,放电变得更加连续和强烈(105 ns)。在较低的相机增益下,补充记录了流注阶段最后一张图像(110 ns)。火花阶段的最大光强度出现在放电起始后约5纳秒。在传播过程中,丝状结构保持在液滴顶部,且其发射强度逐渐减弱,直到在240ns时左右消失。关于液滴大小、数量或位置条件的详细数据已在J. Phys. D 56,215202 (2023)发表。

联系方式:

Prof. Ahmad Hamda


高解离度非热等离子体合成薄膜材料

在较低的前驱分子流速下,使用低温等离子体开展薄膜材料合成,能够获得较高的解离度和沉积率。利用正弦波或脉冲等离子体,可以提高前体分子消耗率,从而降低成本,利于工业应用。利用功率及能量密度调控等离子体化学,实现对薄膜材料的化学和物理特性的控制。

下图展示了利用连续波/脉冲等离子体沉积氢化非晶硅碳薄膜的例子,通过控制过程压力、射频功率调整相对压降(图1);利用脉冲或正弦波电压驱动改变有机硅薄膜的物理特性,如杨氏模量(E)、硬度(H)、折射率(n)、633纳米处的消光系数(k)和带隙(Eg)。

联系方式:

Prof. Vladimir Cech

https://doi.org/10.1002/ppap.202300019


用无表面活性剂的氧化铜纳米流体进行高效的太阳能-热能转换

通过等离子体诱导非平衡电化学制备得到的纳米流体,具有优秀太阳能-热能转换性能。作者使用等离子体-液体交界面反应合成了无表面活性剂的氧化铜纳米颗粒。该过程使用简单的固态金属前驱体,产生吸收性强、适用于太阳能-热能转换的胶体,展示了基于等离子体的工艺在制备应用相关的纳米流体方面的可行性。

联系方式:

Prof. Davide Mariotti

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.108112


饮料:职业机会

Professorship for Experimental Physics, Spectroscopy of Atoms and Molecules by Laser Methods, Ruhr-Universität Bochum, Germany


Post-doctoral Researcher in Thermal Plasmas for CO2 Conversion, University of Michigan, USA


Post-doctoral Fellow, Computational Cold Plasmas for CO2 for In Situ Resource Utilization Applications, KhalifaUniversity, UAE


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