PPPL undersøger plasmas rolle i syntesen af ​​nanopartikler

DOE's Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) har modtaget omkring 4,3 millioner dollars i DOE Office of Science -finansiering, over tre år, at udvikle en øget forståelse af plasmas rolle i syntesen af ​​nanopartikler. Sådanne partikler, som måles i milliarddele af en meter, er værdsat for deres brug i alt fra golfkøller og badetøj til mikrochips, maling og farmaceutiske produkter. De har også potentielt vidtrækkende applikationer i udviklingen af ​​nye energiteknologier.

"Plasma bruges i vid udstrækning som et værktøj til fremstilling af nanopartikler, men der er ingen dyb forståelse for den rolle, plasma spiller i denne proces, "sagde fysikeren Yevgeny Raitses, hovedforsker for projektet. "Vores mål er at udvikle en forståelse, der kan føre til forbedret syntese af disse partikler."

De nye midler vil udvide forskningen i et nanoteknologilaboratorium, som PPPL lancerede i 2012 med midler fra PPPL Laboratory Directed Research and Development (LDRD). Anlægget studerer de komplekse interaktioner, der opstår, når det er varmt, elektrisk ladet plasmagas bruges som syntetiseringsmiddel til fremstilling af materiale såsom carbon nanorør - genstande, der er titusinder af gange tyndere end et menneskehår, endnu stærkere end stål på en ounce-per-ounce basis. Disse interaktioner skal kontrolleres præcist for at sikre kvaliteten og renheden af ​​sådant materiale.

Mange samarbejdspartnere arbejdede på finansieringsforslaget til den nye forskning. De vigtigste bidragydere omfattede fysikerne Igor Kaganovich og Brent Stratton, der ledede plasmateorien og diagnostiske afsnit af forslaget, henholdsvis, og vil fortsat lede disse projektområder. Fysikerne Edward Startsev og Benoit LeBlanc var også afgørende, der arbejdede med teorien og diagnostiske dele af forslaget, henholdsvis, og fysiker Andrei Khodak, der bidrog med computermodellering.

Nøglesamarbejde kom også fra Predrag Krstic, en professor ved Institute for Advanced Computational Science ved Stony Brook University, og Mikhail Shneider, seniorforsker ved afdeling for mekanik og rumfart ved Princeton University. Krstic er ekspert i atomistisk computermodellering af materialer; Shneider har opfundet ny laserdiagnostik til plasmaprogrammer.

Store bidragydere inkluderer også Bruce Koel, en Princeton -professor i kemisk og biologisk teknik, hvem vil hjælpe med at karakterisere nanomaterialer, der kommer fra PPPL -laboratoriet Roberto bil, en Princeton -professor i kemi, der vil bidrage til den atomistiske modellering; Michael Keidar, en professor i ingeniørvidenskab ved George Washington University og en ekspert i plasma nanoteknologi; og Mohan Sankaran, en lektor i kemiteknik ved Case Western Reserve University og en ekspert i plasma-baseret syntese af nanopartikler.

Philip Efthimion, leder af Plasma Science and Technology Department hos PPPL, givet vejledning og støtte til finansieringsforslaget. Olga Tishinin, en PPPL -budgetanalytiker og P&C Officer, gav også nøglesupport. "Hun gjorde et fremragende stykke arbejde med at hjælpe dette multiinstitutionelle team med at planlægge en budgetanmodning og udføre alt papirarbejde i forbindelse med forslaget, "Sagde Raitses.

Når vi diskuterer den nye forskning, PPPL -direktør Stewart Prager bemærkede, at "Syntesen af ​​nanopartikler er et udfordrende og spændende område med vidtrækkende applikationer. Dette projekt kombinerer vores ekspertise inden for plasmavidenskab med de materialevidenskabelige muligheder ved Princeton University og andre institutioner."

Den udvidede forskning "passer lige ind i vores kernekompetence, "sagde Adam Cohen, PPPL underdirektør for operationer, der gik sammen med Prager for at være forkæmper for den indledende udvikling af nanolaboratoriet, som blev samlet med vejledning fra ingeniør Charles Gentile, og den nye finansiering. "Vi har fået kendskab til plasma fra vores fusionsforskning, "Sagde Cohen, "og det gør os i stand til at vokse til en helt ny forskningsmulighed."