科学家首次在开放空域维持稳定等离子环

2017年11月14日 15:22 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

神秘的等离子体通常是高温等离子体,在地球自然界仅以闪电、极光等形式存在,人工产品的电弧、霓虹灯和日光灯(高压密闭容器)中的发光气体。而来自加州理工学院(Caltech)的工程师团队首次在开放空域维持了稳定的低温等离子体,而且仅仅利用到了高压水喷流和晶片这些工业常见工具。这项技术有望在未来解锁更多等离子体应用技术,比如应用在储能方面。

物质原子内的电子在脱离原子核的吸引而形成带负电的自由电子和带正电的离子共存的状态,此时,电子和离子带的电荷相反,但数量相等,这种状态称作等离子态。在人造产品中,由于等离子体通常只能被存储在电磁场或者密闭真空容器中,没有固定形态。此前科学家已经能够让等离子体在开放空域中稳定维持10毫秒,并且形成环状等离子体(Plasma Ring)。而加州理工学院团队的新技术能够创造几乎能无限维持的等离子环,只要能量来源能够长久维持。

论文共同作者之一Francisco Pereira称“某些高等学府此前告诉我们这无法实现,但我们的确创造了稳定的等离子环,在不使用真空容器或电磁场控制的情况下,根据我们需求维持了足够久”

据悉科学家所做的仅仅是通过一个晶片喷射极细的高压水流,水流仅85微米宽,施加9000psi(约合612标准大气压),以约305米/秒的速度冲击晶片,带负电荷的晶片表面被极细高压水喷流冲击后,形成带正电荷的离子溅射,这构建了一个静电场,这在水流表面和开放空气中形成了稳定的环状等离子体。等离子环的直径有数十微米,在显微镜下清晰可见,形成的等离子体具有射电频率,能够干扰同个房间内工程师的手机信号。

这项技术离商业化应用还具有一段距离,Pereira称“这是前所未见的,我们认为这是我们在实验中采用物质的压电性能恰好所致。”这一研究论文被发表在本周出版的《美国国家科学院学报PNAS》期刊。

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