Chair for Experimental Physics II - Reactive Plasmas

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SFB 1316: Transiente Atmosphärendruck-Plasmen: von Plasmen zur Flüssigkeit zum Festkörper

Nichtgleichgewichtsprozesse sind die Grundlage einer Vielzahl von Phänomenen in der Natur wie Transport, Anregung von Atomen, Dissoziation von Molekülen oder Abregung und Dissipation an Oberflächen. Der Nichtgleichgewichtscharakter von Plasmen ist auf Grund der hohen Energiedichte in diesen Systemen und die sehr selektive Anregung durch z.B. Elektronen besonders deutlich. Bringt man diese Plasmen in Kontakt mit Flüßigkeiten oder Festkörpern, kann dieser Nichtgleichgewichtscharakter auf andere Materiezustände übertragen werden. An exzellentes Beispiel dafür sind plasmachemikalische Prozesse die direkt mit katalytischen Oberflächen gekoppelt werden.

Nichtgleichgewichstatmosphärendruck-Plasmen können in ihrem Charakter leicht kontrolliert und mit üblichen chemikalischen Prozessen gekoppelt werden. Empirische Strategien haben zu zahlrechen Anpassungen geführt. Weiterer Fortschritt wird allerdings durch einen Mangel an physikalischem Verständnis dieser Entladungen und ihrer Wechselwirkungen mit Flüßigkeits- und Festkörperübergängen behindert.

Der Sonderforschungsbereich (SFB) 1316 “Transient atmospheric plasmas – from plasmas to liquids to solids” packt diese Forschungsfragen durch Kombination von Expertise im Bereich der Plasmaphysik, der Oberflächenphysik, der Chemie, der Biotechnologie und der Ingenieurswissenschaften an. Dieser SFB fokussiert sich auf transiente Atmosphärendruck-plasmen unterschiedlicher räumlicher und zeitlicher Skalen für die Nanostrukturierung und Aktivierung von katalytischen Oberflächen, für die Koplung von Katalyse und Biokatalyse, sowie für elektrochemische Prozesse. Durch die starke Wechselwirkung zwischen diesen Plasmen und den begrenzenden Flächen müssen spezielle in-situ, Realzeit und in-operando Methoden eingesetzt werden. Das Forschungsprogramm folgt drei aufeinander aufbauenden Physen beginnend mit dem erreichen eines grundsätzlichen Verständnisses, der optimalen Integration von PLasma und aktiver Oberfläche bis schließlich der Hochskalierung dieser Plasmen. Der SFB 1316 sucht optimale Lösungen für Systeme zur Energieumwandlung  ('solar fuels', CO2 Umwandlung, Photokatalyse), für Gesundheit (beseitigung von gefährlichen organischen Verbindungen aus Luftströmen), für Biotechnologie (Plasma-getriebene Biokatalyse) und für technische Chemie (bottom-up Synthese von kleinen Molekülen zu wertvollen Chemikalien).