Plasma in Ketten
Man kann mithilfe von neuen Materialien schöne Dinge machen. Ferrofluide zum Beispiel sind Flüssigkeiten, in denen sich nanometer-große Kügelchen befinden, die durch ein angelegtes Magnetfeld stark polarisiert werden. Neben einer Menge technischer Anwendungen kann man mit diesen Flüssigkeiten auch wunderschöne Kunst herstellen, wie der folgende Film von Sachiko Kodama und Yasushi Miyajima zeigt.
Letztes Jahr
haben meine Kollegen in der Komplexe-Plasma-Gruppe am
Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik gezeigt, dass auch
unsere Plasmen elektrorheologische Eigenschaften haben. Wie die
regelmäßigen Leser dieses Blogs wissen, besteht ein Komplexes Plasma
aus einem ionisierten Gas—dem Plasma—, in dem sich mikrometergroße
Plastikkügelchen befinden. Diese Kügelchen laden sich im Plasma negativ
auf. Wenn man sie außerdem mit einem Laser beleuchtet, kann man sie mit
einer Videokamera beobachten und das Verhalten der Teilchen genau
untersuchen.
In normalen elektrorheologischen Flüssigkeiten sind die Teilchen selbst polarisiert, wie ich oben beschrieben habe. In den elektrorheologischen Plasmen wird die Polarisation durch einen Trick erreicht—und zwar mithilfe der positiv geladenen Ionen des Plasmas. Diese Methode wird in der Abbildung demonstriert:
Dieser Versuch wurde in dem PK-3 Plus-Aufbau auf der Internationalen Raumstation durchgeführt. Es wurden in mehreren Experimenten verschieden große Teilchen in das Argon-Plasma injeziert (mit Durchmessern zwischen 1.55 und 14.9 Mikrometern), und ein sinusförmiges Wechselfeld mit einer Frequenz von 100 Hz zusätzlich zu dem Radiofrequenz-Feld, das zur Erzeugung des Plasmas gebraucht wird, an die Elektroden angelegt.
String Fluid auf der ISS bei verschiedenen Spannungen - Ivlev et al., PRL 2008
Das Bild zeigt die Aufnahme von dem System mit 6.8 Mikrometer großen Teilchen bei verschiedenen Spannungen—das elektrische Feld verläuft senkrecht in den Bildern. Als Maßstab sind weiße Linien eingezeichnet, die 2 mm lang sind. Bei der niedrigen Spannung ist das System ungeordnet, nur eine Nahordnung ist sichtbar (die Teilchen sind schließlich negativ geladen und stoßen sich ab). Bei der hohen Spannung sind deutlich Ketten zu sehen, die die Teilchen parallel zum Feld bilden. Das komplexe Plasma bildet ein sogenanntes "String Fluid".
Dieser Effekt kann nun dazu verwendet werden, die elektrorheologischen Flüssigkeiten und deren Verhalten genau zu untersuchen, wobei man—anders als bei konventionellen Flüssigkeiten—jedes einzelne Teilchen beobachten kann.
A. V. Ivlev, G. E. Morfill, H. M. Thomas, C. Räth, G. Joyce, P. Huber, R. Kompaneets, V. E. Fortov, A. M. Lipaev, V. I. Molotkov, T. Reiter, M. Turin, & P. Vinogradov (2008). First Observation of Electrorheological Plasmas Phys. Rev. Lett., 100 : 10.1103/PhysRevLett.100.095003
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Darf man eigentlich den elektrostatisch schwebenden Mondstaub als Plasma bezeichnen?
Der ultraviolette Anteil des Sonnenlichtes schlägt Elektronen aus den Staubpartikeln, so dass diese elektrostatisch positiv geladen sind.
So entsteht eine "Staub-Atmosphäre" aus 2000 nm bis 500 nm grossen, positiv geladenen Partikeln, und aus freien Elektronen.
Moon dust:
http://en.wikipedia.org/...lectrostatic_levitation
*****
Off topic, Vorsicht, Science-Fiction:
Der Staub-Torus:
http://www.e-stories.de/...geschichten.phtml?26579
Gute Frage. :) Das ganze System auf dem Mond würde ich eher als Komplexes Plasma bezeichnen - das Plasma kommt in Form des Sonnenwinds zum Mond, trifft dort auf Staub und lädt ihn auf (bzw. das UV-Licht lädt den Staub auf, je nachdem, um welche Mondseite es geht), so dass man sowohl geladene Staubteilchen als auch ein Plasma hat. Auf alle Fälle ein interessanter Effekt, mit dem sich auch Kollegen von uns beschäftigen.
Hallo kann man irgendwo 2 liter flüßig plasma kaufen, würde gerne ein privat projekt starten.
Ich bedanke mich im voraus für ihre hilfe.
Mit freundlichen Grüßen
Daniel Breuer
Das kann nur eine Verwechslung sein.
Blutplasma kann man kaufen, es hat aber nur den Namen mit dem Gasplasma gemeinsam.
Der grösste Teil des Volumens von Blutplasma ist Wasser, das die Ionen stabilisiert.
Gasplasma muss man selbst herstellen, weil es nicht lagerfähig ist.
Der grösste Teil des Volumens von Gasplasma ist Vakuum, in dem die Ionen herumfliegen.
Wenn man Gasplasma längere Zeit (im Bereich der Sekunden) in Ruhe lässt, dann rekombinieren die Ionen zu neutralen Atomen.
Für die meisten einfachen Experimente ist eine Plasmakugel gut geeignet.
http://de.wikipedia.org/wiki/Plasmakugel
Ferrofluide kann man sich behelfsmässig aus Ferrum Reductum, Eisenpulver oder Eisenfeilspänen (je feiner um so besser) und Paraffinum Liquidum, Getriebeöl oder Motoröl (je dickflüssiger um so besser) zusammen mischen.
Noch eine frage kann man irgendwo eine anleitung zum bau einen gerät was gass zu plasma macht.
Mit freundlichen Grü´ßen
Daniel
Zur Erzeugung von Gasplasma sind sehr hohe elektrische Spannungen erforderlich.
Wenn man keine Fachausbildung in Elektrotechnik besitzt, dann sind solche Basteleien lebensgefährlich.
Mit freundlichen Grüssen,
Karl.