Experimental Plasma Physics

The working group Experimental Plasma Physics focuses on the study of low-temperature plasmas. These plasmas exist under strong non-equilibrium conditions in which the free electrons are heated by the electromagnetic fields and the reactive gas remains cold. It achieves special reactivities and extraordinary energy densities that cannot be achieved by other physical or chemical processes at these temperatures. Therefore, these plasmas are particularly suitable for the production of high-quality layers or novel nanomaterials, for the treatment of sensitive substrates, or for the widely used anisotropic etching.

Low-temperature plasmas can be operated both at low pressure and at atmospheric pressure where e.g. the cold atmospheric pressure plasmas are being explored as promising therapeutic tools in the new field of plasma medicine. It has been shown that their extremely high reactivity in contact with tissues or fluids leads to initiation of healing processes or local inactivation of microorganisms. In all plasma processes, the fundamental physical and plasma chemical processes must be understood very well in order to be able to use the manifold possibilities of these discharges.

 

Der Fokus der Arbeitsgruppe Experimentelle Plasmaphysik liegt auf der Erforschung von Niedertemperaturplasmen. Diese Plasmen weisen starke Nicht-Gleichgewichtsbedingungen auf, bei denen die freien Elektronen durch die elektromagnetischen Felder geheizt werden und das reaktive Gas kalt bleibt. Dabei werden hohe plasmachemische Reaktivitäten und außergewöhnliche Energiedichten erreicht, die nicht mit anderen physikalischen oder chemischen Prozessen bei diesen Temperaturen zu realisieren sind. Deshalb eignen sich diese Plasmen besonders für die Herstellung von hochwertigen Schichten oder neuartigen Nanomaterialien, für die Behandlung von empfindlichen Substraten, oder für das weit verbreitete anisotrope Ätzen.

Niedertemperaturplasmen können sowohl bei Niederdruck als auch bei Atmosphärendruck betrieben werden, wo beispielsweise die kalten Atmosphärendruckplasmen als vielversprechende therapeutische Mittel in dem neuen Feld der Plasmamedizin untersucht werden. Es wurde gezeigt, dass ihre extrem hohe Reaktivität im Kontakt mit Geweben oder Flüssigkeiten zur Initiierung von Heilungsprozessen oder zur lokalen Inaktivierung von Mikroorganismen führt. Bei allen Plasmaprozessen müssen die grundlegenden physikalischen und plasmachemischen Prozesse sehr gut verstanden werden, um die vielfältigen Möglichkeiten dieser Entladungen nutzen zu können.