Staubige Plasmen mit hoher Elektronenverarmung: Untersuchung fundamentaler Mechanismen und Eigenschaften mittels Teilchen- und Plasmadiagnostik

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Franko Greiner; Professor Dr. Sebastian Wolf
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 418187010

In diesem Projekt sollen nanostaubige Plasmen untersucht werden bei denen die Staubdichte so hoch ist, dass der Staub die Eigenschaften des gesamten Plasmas beeinflusst. Da sich Staubteilchen im Plasma negativ aufladen, führt eine hohe Staub-dichte dazu, dass so gut wie alle Elektronen auf dem Staub gebunden und nicht mehr frei im Plasma zur Verfügung stehen – aus dem Dreikomponenten Staub-Ionen-Elektronen-Plasma wird ein Zweikomponenten Staub-Ionen-Plasma. Dabei ist die Staubladung ein Schlüsselparameter. Ein tiefgreifendes Verständnis für die Prozesse in einem solchen Plasma ist sowohl grundlagenphysikalisch als aus Sicht plasmatechnologischer Vor-gänge sehr wichtig. Der sogenannte Havnes Parameter P ist ein geeignetes Maß, um den Grad der Elektronenverarmung zu beschreiben, wobei P = 0 ein Plasma ohne Elektro-nenverarmung und P >> 1 ein Plasma ohne freie Elektronen beschreibt. Im Einzelnen werden in diesem Projekt folgende Ziele verfolgt: • Erzeugung von nanostaubigen Laborplasmen mit sehr hohen Havnes Parameter ( P> 100) • Charakterisierung solcher Plasmen mit Hilfe von Staubdichtewellendiagnostik • Entwicklung auf Lichtstreumethoden basierender in-situ Diagnostik für die Größe und die räumliche Verteilung von Nanoteilchen in optisch dünnen und optisch dicken Staubwolken • Verifikation der in-situ Diagnostiken mittels ex-situ Raster-Elektronen-Mikroskopie • Entwicklung neuer Lichtstreumethoden für technologische Anwendungen Zum ersten Mal werden damit Plasmen mit hoher Elektronenverarmung vollständig cha-rakterisiert. Die neu gewonnenen Erkenntnisse über das Wachstum von Nanoteilchen und das gewonnene Wissen über die Mechanismen die dem Wachstum und dem Einschluss der Teilchen im Plasma zugrundeliegen, sind sowohl für die Grundlagenforschung als auch für zukünftige plasmatechnologische Anwendungen sehr wichtig.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen