Le laboratoire de physique du plasma de Princeton (PPPL) du DOE a reçu quelque 4,3 millions de dollars de financement du DOE Office of Science, sur trois ans, développer une meilleure compréhension du rôle du plasma dans la synthèse des nanoparticules. De telles particules, qui se mesurent en milliardièmes de mètre, sont prisés pour leur utilisation dans tout, des clubs de golf et des maillots de bain aux puces électroniques, peintures et produits pharmaceutiques. Ils ont également des applications potentiellement étendues dans le développement de nouvelles technologies énergétiques.

« Le plasma est largement utilisé comme outil de production de nanoparticules, mais il n'y a pas de compréhension profonde du rôle que joue le plasma dans ce processus, " a déclaré le physicien Yevgeny Raitses, le chercheur principal du projet. "Notre objectif est de développer une compréhension qui peut conduire à une meilleure synthèse de ces particules."

Les nouveaux fonds permettront d'étendre la recherche dans un laboratoire de nanotechnologie que PPPL a lancé en 2012 avec les fonds PPPL de recherche et développement dirigés par un laboratoire (LDRD). L'installation étudie les interactions complexes qui se produisent à chaud, le gaz plasmatique chargé électriquement est utilisé comme agent de synthèse pour produire des matériaux tels que des nanotubes de carbone, des éléments qui sont des dizaines de milliers de fois plus fins qu'un cheveu humain, pourtant plus fort que l'acier sur une base d'once par once. Ces interactions doivent être contrôlées avec précision pour garantir la qualité et la pureté d'un tel matériau.

De nombreux collaborateurs ont travaillé sur la proposition de financement de la nouvelle recherche. Les principaux contributeurs comprenaient les physiciens Igor Kaganovich et Brent Stratton, qui a dirigé la théorie du plasma et les sections de diagnostic de la proposition, respectivement, et continuera de diriger ces domaines de projet. Les physiciens Edward Startsev et Benoit LeBlanc étaient également essentiels, qui a travaillé sur les parties théorique et diagnostique de la proposition, respectivement, et le physicien Andrei Khodak, qui a contribué à la modélisation informatique.

La collaboration clé est également venue de Predrag Krstic, professeur à l'Institute for Advanced Computational Science de l'Université Stony Brook, et Mikhail Shneider, chercheur principal au Département de mécanique et d'aérospatiale de l'Université de Princeton. Krstic est un expert de la modélisation informatique atomistique des matériaux; Shneider a inventé de nouveaux diagnostics laser pour les applications plasma.

Les principaux contributeurs incluent également Bruce Koel, un professeur de Princeton en génie chimique et biologique, qui contribuera à caractériser les nanomatériaux issus du laboratoire PPPL; Roberto Car, un professeur de chimie de Princeton qui contribuera à la modélisation atomistique; Michel Keidar, professeur d'ingénierie à l'Université George Washington et expert en nanotechnologie plasmatique; et Mohan Sankaran, professeur agrégé de génie chimique à la Case Western Reserve University et expert en synthèse plasma de nanoparticules.

Philippe Efthimion, chef du Département Science et Technologie du Plasma à PPPL, a fourni des conseils et un soutien pour la proposition de financement. Olga Tishinine, un analyste budgétaire PPPL et un agent P&C, a également fourni un soutien clé. "Elle a fait un excellent travail en aidant cette équipe multi-institutionnelle à planifier une demande de budget et à effectuer tous les travaux administratifs liés à la proposition, ", a déclaré Raitses.

En discutant de la nouvelle recherche, Le directeur de PPPL, Stewart Prager, a noté que, « La synthèse de nanoparticules est un domaine stimulant et passionnant avec un large éventail d'applications. Ce projet combine notre expertise en science des plasmas avec les capacités en science des matériaux de l'Université de Princeton et d'autres institutions.

La recherche élargie « s'inscrit parfaitement dans notre compétence de base, " a déclaré Adam Cohen, Directeur adjoint des opérations PPPL, qui s'est associé à Prager pour défendre le développement initial du nanolaboratoire, qui a été assemblé avec les conseils de l'ingénieur Charles Gentile, et le nouveau financement. « Nous avons acquis des connaissances sur le plasma grâce à nos recherches sur la fusion, " Cohen a dit, « et cela nous permet de devenir une toute nouvelle opportunité de recherche. »