Découvertes sur le couplage énergétique dans les plasmas
Des chercheurs de la Ruhr University Bochum en Allemagne et de l'University of California de Berkeley (États-Unis) ont découvert un mécanisme destiné au couplage énergétique dans des plasmas à basse température. Ces nouvelles informations améliorent de manière radicale notre compréhension du fonctionnement de ces plasmas fabriqués par l'homme et à usages multiples. Le plasma est un gaz ionisé, ou un ensemble d'ions et d'électrons libres, électriquement neutre. Il représente un état de la matière distinct des gaz, des liquides et des solides. Il est conducteur d'électricité et peut être dirigé par des champs électromagnétiques, ce qui en fait un outil parfait pour un grand nombre de technologies innovantes. Les plasmas basse température (ou «technologiques») rendent la réalisation d'innombrables prouesses de microinformatique, d'éclairage et d'ingénierie possibles. On attribue en grande partie leur polyvalence à leur «déséquilibre thermique», qui permet d'utiliser la différence de température entre les électrons à température très élevée (parfois supérieures à 10000 degrés Celsius) et les ions froids ainsi que les atomes neutres pour déclencher des réactions telles que celles utilisées pour former des structures sur les micro-puces. Le mécanisme de couplage énergétique spécifique (en d'autres termes, la manière dont l'énergie produite lors d'une réaction est transférée vers une autre) à l'origine de ce déséquilibre thermique avait jusqu'à présent suscité de vifs débats. Le processus permettant aux électrons de chauffer de façon si spectaculaire, notamment lorsqu'ils sont soumis à de faibles pressions de gaz, avait été compris dans son ensemble. Le fossé entre la compréhension théorique du phénomène et sa mise en pratique reste cependant considérable. Dans une étude publiée dans la revue scientifique Physical Review Letters, le Dr. Thomas Mussenbrock et ses collègues définissent le mécanisme impliquant les électrons dans les plasmas basse température d'un point de vue théorique et expérimental. Ils démontrent de manière spécifique comment ces plasmas oscillent, et la façon dont cette propriété influence le processus de réchauffement des électrons. Les plasmas ne sont pas uniformes et leurs propriétés varient quelque peu aux extrémités. La tendance du plasma à osciller n'est pas réellement uniforme, ce qui peut donc avoir des effets différents sur ce qu'on appelle la «gaine frontière». Une stimulation de l'oscillation se produisant à la «gaine frontière» peut, en revanche, mener à une «autostimulation» de l'oscillation du courant électrique du plasma. Le processus, nommé «chauffage à la résonance non linéaire électronique» («non-linear electron resonance heating»), parvient à doubler l'efficacité du couplage énergétique. Ces nouvelles informations sur le chauffage à la résonance non linéaire électronique, apportées par le Dr. Mussenbrock et ses collègues, ouvrent de nouvelles perspectives sur les propriétés du plasma à basse température. Leurs découvertes pourraient avoir d'importantes répercussions dans le domaine de la recherche sur l'énergie, l'ingénierie, l'éclairage, le nettoyage des surfaces et le ramassage des ordures, pour n'en citer que quelques-uns.
Pays
Allemagne, États-Unis