Analysenanlage für Atmosphärendruckplasmen für Nanomaterialienherstellung

• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung in 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 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-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Analysenanlage für Atmosphärendruckplasmen für Nanomaterialienherstellung
• Gerätegruppe: 1830 Fourier-Transform-IR-Spektrometer
• Antragstellende Institution: Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
• Leiter: Professor Jan Benedikt, Ph.D.