
等离子体是一种电离气体,即含有电子、离子、原子、分子、自由基和光子的气体。它通常被称为物质的第四种状态,令人惊讶的是,它渗透到一切事物中。等离子体是通过向气体传输能量而人工产生的,它存在于厨房照明的荧光灯管中,但它也使移动电话变得越来越小。
等离子体是科技界一次名副其实的革命。以前,为了在手机等电子设备的硅板上雕刻电路,必须使用污染的化学产品。现在,等离子体的使用使这一过程变得更干净、更精确,使缝隙越来越小成为可能,从而使设备变得更小。
但等离子体也有其他应用,比如水处理。Córdoba大学的FQM-136等离子体物理学和FQM-346有机催化和纳米结构材料小组合作进行了一项研究,其目的是通过应用等离子体促进化学过程来消除水中存在的污染物。
他们的研究发表在《化学圈》杂志上。
为了解决水体中有机污染物日益增加的问题,例如来自农业和工业活动的染料和其他化合物,这些化合物会破坏生态系统的稳定,这些研究人员选择了等离子体的应用。
2017年,他们首次证明,微波诱导的氩等离子体对空气开放,当作用于水时,在水中产生含有氧和氮的活性物质(如羟基自由基、过氧化氢、氮自由基),能够净化水。

现在,研究人员Juan Amaro Gahete、Francisco J. Romero Salguero和María C. García已经成功地设计了这种等离子体的反应器,并显著增加了水中产生的这些活性物质的数量,从而有可能在几分钟内破坏高浓度的染料(在这种情况下,亚甲基蓝)。
他们通过改变表面加速器的设计实现了这一目标,表面加速器是一种金属装置,它将来自微波发生器的能量与等离子体混合以维持它。
“我们所做的是在石英放电管中放置一小块硅,允许产生不同的等离子体,这种等离子体不是丝状的,在与水相互作用时更有效地产生活性物质,”María C. García教授解释说。
上述等离子体组分与水相互作用时,产生能够降解有机化合物和杀死微生物的氧化物质,这使得该等离子体反应器可用于与水修复相关的应用。
因此,这种新的结构扩大了这种等离子体的适用性。
García教授解释说:“这种设计完全改变了由表面加速器产生的电磁场的结构,从而产生了具有不同和更有效特性的等离子体,也消除了使其不稳定的细丝问题(等离子体柱分成许多细丝)。”
然后……去污。弗朗西斯科·j·罗梅罗教授继续说道:“由于等离子体的作用而产生的氧化物质非常活跃,可以破坏水中的有机物。”
要做到这一点,等离子体并没有被引入水中。在水和等离子体之间有一个空气区,在那里,由于激发态与氧、氮和水蒸气分子的碰撞,发生了许多反应,并产生了“扩散到液体中并以污染物结束的活性态”。
研究人员Juan Amaro说,这种新设计产生的等离子体的净化潜力“已经经过测试,可以减少水中高浓度的亚甲基蓝染料,在能量方面取得了非常有效的结果,在减少的处理时间内实现了完全消除染料。”
因此,通过这项工作,等离子体的应用之一取得了进展,等离子体是通过提供具有能量的稳定气体并将其转化为电离气体而产生的“物质的第四种状态”,这几乎适用于所有事物:制造微芯片,消毒表面,愈合伤口,在玻璃上沉积抗反射涂层,提高种子发芽,回收废物,激活塑料表面以获得更好的油漆附着力,以及无数其他应用。











