新的国家设施将探索低温等离子体——现代技术创新的动力源泉

低温等离子体是一种高度复杂的物质状态，它是电子、医疗保健和太空探索等领域创新的一个迅速扩展的源泉。如此复杂，以至于普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)与普林斯顿大学(Princeton University)合作，建立了一个面向全国各地研究人员开放的合作设施，以增进对这种动态物理状态的理解和控制。

该新设施将于今年10月启动，由美国能源部(DOE)提供每年120万美元的资金，为期五年。该设施将把PPPL和普林斯顿大学广泛的诊断和计算资源提供给学术界、科学界和工业界。普林斯顿大学低温等离子体合作研究中心(Princeton Collaborative Research facility on Low Temperature Plasma)的首席研究员、PPPL物理学家叶夫根尼?

普林斯顿等离子体物理实验室(Princeton Plasma Physics Laboratory)与普林斯顿大学(Princeton University)合作，创建了一个面向全国各地研究人员开放的设施，以增进对低温等离子体的理解和控制。低温等离子体是现代技术创新的动力源泉。图中为合作研究小组成员，从左至右:米哈伊尔·施耐德;Igor Kaganovich;叶夫根尼•Raitses;索菲娅Gershman;普林斯顿等离子体物理研究生Nirbhav Chopra将使用新设备;Shurik Yatom;和亚瑟Dogariu说。

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Elle Starkman, Princeton Plasma Physics Laboratory

Raitses是等离子体纳米合成PPPL实验室的负责人，该实验室致力于低温等离子体的研究，以提高纳米粒子的产量。纳米粒子是一种比人的头发还要细几百万倍的物质，存在于从泳衣到药品的各种产品中。等离子体纳米合成实验室的所有最先进的仪器将提供给新设施的合作者。

Raitses和物理学家Igor Kaganovich, PPPL理论部门的副主任，长期以来一直致力于低温等离子体的研究。在过去10年里，他们与多家公司合作的领域从微芯片的制造到医疗产品的生产，再到为电网现代化而开发的电力开关。

这些公司现在可以利用新设施。“我很高兴获得这个奖项，”PPPL总监史蒂夫·考利(Steve Cowley)在谈到这个新的合作单位时说。“通过叶夫根尼和伊戈尔的领导，以及与普林斯顿大学的合作，我们开发了一个世界级的低温等离子体科学项目——这将把我们带到另一个水平。”

低温等离子体与超热等离子体形成对比，PPPL研究的超热等离子体为太阳和恒星提供聚变能量。聚变等离子体主要由自由漂浮的电子和原子核(或离子)组成，而低温等离子体的温度要低1万倍，其中包含大量中性原子和部分电离的原子，它们与这些粒子混合在一起。

该混合物与固体和液体相互作用，在广泛的领域产生应用。该设施将探索的关键主题之一是与液体的相互作用，这可以影响化学过程，并改善环境和卫生保健系统的生产，举两个例子。 

等离子体和固体物理的界面也有待探索。在影响固态物质的其他发展中，这一过程可能导致低成本、大批量生产用于将阳光转化为电能的光伏电池。

作为唯一一个致力于聚变能和等离子体科学研究的国家实验室，PPPL自然会主持这样的研究。PPPL的研究副主任Jon Menard说:“对于国家的等离子体物理实验室来说，为理解低温等离子体物理做出重大贡献是很重要的。”“这个设备将打开实验室低温区域的所有工具，以便更广泛地使用。”

PPPL和普林斯顿大学的科学家将为来自全国各地的公司、大学和实验室的合作者提供指导。加入Raitses和Kaganovitch的PPPL团队的物理学家将包括Sophia Gershman，一位等离子体和液体相互作用方面的专家，以及Shurik Yatom，他已经开发出了在等离子体中原位合成纳米粒子的方法，或者当这个过程正在进行的时候。更多的PPPL物理学家将进行研究，并为使用该设施的研究人员提供指导。

领导普林斯顿大学团队的将是物理学家米哈伊尔·施耐德(Mikhail Shneider)，他是等离子体物理、流体动力学和非线性光学方面的专家，将担任联合首席研究员。Arthur Dogariu是几种先进光学诊断技术的先驱，他将在普林斯顿领导该合作中心的实验工作。大学的实验室和中心，包括普林斯顿材料科学与技术研究所(PRISM)，将提供与合作者的联系，由教员和研究生作为新设施的用户和合作伙伴。

由美国能源部科学办公室支持的total venture项目将是物理学家Philip Efthimion领导的PPPL等离子体科学技术部门的一部分。Efthimion说:“我们将为研究社区和私营部门提供诊断和计算机建模工具。”“这将为社区和私营机构之间的合作提供新的机会，并扩大我们对低温等离子体的研究。”

位于新泽西州普兰斯伯勒的普林斯顿大学福雷斯特尔校区的PPPL致力于创造关于等离子体物理的新知识——超热带电气体——并为聚变能的产生开发实用的解决方案。PPPL是由美国能源部科学办公室的大学管理的，该办公室是美国物理科学基础研究的最大支持者，并致力于解决我们这个时代一些最紧迫的挑战。