Die Ruhr-Universität Bochum freut sich über den neuen Sonderforschungsbereich SFB 1316: „Transiente Atmosphärendruckplasmen – vom Plasma zu Flüssigkeiten zu Festkörpern“. Sprecher wird Prof. Achim von Keudell, Inhaber des Lehrstuhls Experimentalphysik II. Im Fokus des SFB stehen sowohl die Grundlagen von Prozessen in Plasmen und ihren Wechselwirkungen mit Flüssigkeiten und Oberflächen als auch die Übertragung der Ergebnisse in technische Anwendungen wie den Abbau von flüchtigen Kohlenwasserstoffen, die CO2-Umwandlung oder die Biokatalyse.
Nichtgleichgewicht übertragen
In so genannten Nichtgleichgewichtsplasmen unterscheiden sich die Temperaturen verschiedener Arten von Plasmateilchen wie Elektronen, Ionen und Neutralteilchen deutlich. Nichtgleichgewichtsprozesse sind die Grundlage vieler Phänomene in der Natur wie Transport, Turbulenz, Anregung von Atomen und Molekülen sowie deren Abregung an Oberflächen. Wenn solche Plasmen in Kontakt mit Festkörpern oder Flüssigkeiten gebracht werden, kann sich der Nichtgleichgewichtscharakter auch übertragen. Die Forscher des SFB konzentrieren sich dabei auf zwei prominente Beispiele: die Plasmakatalyse und die plasmaunterstützte Elektrolyse. Dabei werden an der Grenzfläche zwischen Festkörper und Gas beziehungsweise zwischen Festkörper und Flüssigkeit Moleküle wie Kohlenwasserstoffe oder CO2 umgewandelt.
Gezielte Steuerung der Reaktionsprodukte
„Plasmen ermöglichen die Realisierung von sehr flexiblen und skalierbaren Systemen, bei denen sich die Reaktionsprodukte gezielt steuern lassen. Ein gutes Beispiel dafür sind plasmachemische Vorgänge, die direkt an katalytisch aktive Oberflächen koppeln“, erklärt Achim von Keudell.
Für die technische Anwendung ist es besonders günstig, Plasmen bei Atmosphärendruck zu nutzen, da sie sich gut mit Festkörpern und Flüssigkeiten koppeln lassen. Solche Plasmen lassen sich durch hohe Gasflüsse oder durch kurze Anregungspulse herstellen, die für eine starke Kühlung bestimmter Teilchen sorgen. „Um die Eigenschaften der Plasmen für die Kombination mit der Katalyse und der Elektrolyse maßschneidern zu können, brauchen wir ein tieferes Verständnis der Nichtgleichgewichts-Atmosphärendruckplasmen“, so Achim von Keudell.
Forschungsprogramm verläuft in drei Phasen
Im SFB werden Spezialisten aus Plasmaphysik, Oberflächenphysik und -chemie sowie Elektrotechnik und Biologie zusammenarbeiten. Das Forschungsprogramm verläuft in drei Phasen: vom Grundlagenverständnis über die optimale Integration der Plasmen mit katalytisch aktiven Oberflächen bis zur Hochskalierung dieser Plasmen. Beteiligt sind neben der RUB die Universität Ulm, die Technische Universität Brandenburg und das Fritz-Haber-Institut Berlin. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert den SFB 1316 ab 1. Januar 2018.
