Analysenanlage für Atmosphärendruckplasmen für Nanomaterialienherstellung

• Subject Area: Optics, Quantum Optics and Physics of Atoms, Molecules and Plasmas
• Term: Funded in 2018
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 403600955

Atmosphärendruckplasmen bieten wegen der Nichtgleichgewichtsbedingungen, hoher Metastabilendichten und Stoßraten-dominierten Reaktionen eine neuartige Möglichkeit, Nanomaterialien oder Nanokristalle herzustellen. In situ Diagnostik von Atmosphärendruckprozessen ist allerdings aufwendig und viele Plasmaprozesse und Reaktionswege, die für das Wachstum des Materials/ der Nanoteilchen verantwortlich sind, sind noch nicht gut verstanden. Das geplante Großgerät bietet die Möglichkeit, Gasphasenprozesse, Oberflächenprozesse und Materialeigenschaften in situ und parallel zueinander zu untersuchen. Dafür werden drei Geräte an einem Reaktor mit kontrollierter Atmosphäre zusammen kombiniert. Die absolut kalibrierte Messung der reaktiven und stabilen Plasmaprodukte wird mit Molekularstrahl-Massenspektrometrie durchgeführt. Die chemischen Bindungen im Material und an seiner Oberfläche, oder alternativ die Dichten von stabilen Molekülen in der Gasphase, werden mit in situ Fouriertransformations-Infrarotabsorptionspektroskopie detektiert. Die Größenverteilung und die Produktionsraten der generierten Nanoteilchen, die in vielen atmosphärischen Plasmaprozessen entstehen, werden mit einem Scanning Mobility Particle Sizer gemessen. Wichtig ist, dass alle dieser drei Methoden gleichzeitig an dem Plasma angewendet werden können, um die zeitlichen Änderungen und auch die begrenzte Reproduzierbarkeit, die diese Plasmen oft zeigen, untersuchen zu können. Neben ihrer Kombination können diese Geräte auch einzeln für die Diagnostik von anderen Plasmen benutzt werden.

• DFG Programme: Major Research Instrumentation
• Major Instrumentation: Analysenanlage für Atmosphärendruckplasmen für Nanomaterialienherstellung
• Instrumentation Group: 1830 Fourier-Transform-IR-Spektrometer
• Applicant Institution: Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
• Leader: Professor Jan Benedikt, Ph.D.