DFG
SFB 1316 bewilligt
Nichtgleichgewichtsprozesse sind die Grundlage einer Vielzahl von Phänomenen in der Natur, wie z.B. Transport, Anregung von Atomen und Molekülen sowie Entanregung und Dissipation an Oberflächen. Der Nicht-Gleichgewichtscharakter von Plasmen ist aufgrund der hohen Energiedichte in diesen Systemen und der sehr selektiven Anregung z. B. nur der Elektronen besonders ausgeprägt. Bringt man diese Plasmen in Kontakt mit Festkörpern oder Flüssigkeiten, kann der Nichtgleichgewichtscharakter auf andere Aggregatzustände übertragen werden. Ein hervorragendes Beispiel sind plasmachemische Prozesse, die direkt an katalytisch aktive Oberflächen gekoppelt sind.
Der Einsatz von Nicht-Gleichgewichts-Atmosphärendruck-Plasmen ist besonders interessant, da sie sich am einfachsten mit chemischen Standardprozessen kombinieren lassen. Der Nicht-Gleichgewichtscharakter dieser Plasmen kann durch große Gasströme oder durch kurze gepulste Anregung, die starke Kühlmechanismen gewährleistet, kontrolliert werden. Dadurch kann eine große Vielfalt an gewünschten Plasmachemien oder Emissionsmustern nach einer empirischen Strategie eingestellt werden. Einem weiteren Fortschritt steht jedoch das fehlende grundlegende Verständnis dieser Entladungen und ihrer Wechselwirkung mit flüssigen und festen Grenzflächen entgegen.
Der Sonderforschungsbereich (SFB) 1316 "Transiente atmosphärische Plasmen - von Plasmen über Flüssigkeiten zu Festkörpern" adressiert diese Forschungsfragen durch die Kombination von Expertise in Plasmaphysik, Oberflächenphysik, Chemie, Biotechnologie und Ingenieurwissenschaften. Dieser SFB konzentriert sich auf transiente atmosphärische Plasmen auf unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen für die Nanostrukturierung und Aktivierung von katalytischen Oberflächen, für die Kopplung zur Katalyse und Biokatalyse sowie für elektrochemische Prozesse. Aufgrund der starken Wechselwirkung zwischen diesen Plasmen und den begrenzenden Grenzflächen werden spezielle in-situ-, Echtzeit- und in-operando-Methoden zum Einsatz kommen. Das Forschungsprogramm folgt drei aufeinander aufbauenden Phasen vom Erreichen eines grundlegenden Verständnisses zu Beginn über die optimale Integration von Plasma und aktiver Oberfläche bis hin zum Upscaling dieser Plasmen. Der SFB 1316 sucht nach optimalen Lösungen für Systeme zur Energieumwandlung (solare Brennstoffe, CO2-Harvesting, Photokatalyse), für den Gesundheitsbereich (Entfernung flüchtiger organischer Verbindungen aus Luftströmen), für die Biotechnologie (plasmagestützte Biokatalyse) und für die technische Chemie (Bottom-up-Synthese von kleinen Molekülen zu wertvollen Chemikalien).