Плазму часто называют четвертым агрегатным состоянием материи. Ее изучают десятки лет, но до сих пор у ученых остается множество вопросов относительно свойств плазмы, которые предстоит разрешить. Она используется в некоторых отраслях промышленности, и одно из важнейших способов применения плазмы — энергетика, то есть термоядерный реактор. Ученые стремятся зажечь искусственную звезду прямо в недрах установки, чтобы сделать возможным термоядерный синтез с получением огромного количества энергии.
Если бы удалось добиться создания реактора, то проблема нехватки электроэнергии была бы практически решена. Сейчас ученые всего мира занимаются вопросами формирования стабильного плазменного «очага» термоядерного синтеза. Ранее сообщалось, что у специалистов из Китая получилось зажечь искусственную звезду в термоядерном реакторе и поддерживать ее существование в течение целых 100 секунд. Сейчас ученые из Калифорнийского технологического института смогли создать стабильное кольцо плазмы на открытом воздухе при помощи струи воды и кристаллической пластины.
«Нам говорили, что сделать это невозможно. Но мы смогли создать стабильное кольцо плазмы, поддерживая его существование столько, сколько необходимо, без вакуума или магнитного поля,» — заявил Франсиско Перейра, один из участников команды исследователей.
Правда, для получения энергии это плазменное кольцо не годится, поскольку оно «холодное». Для его получения ученые направляли очень тонкую струю воды толщиной всего в 85 микрон на кристаллическую пластину под давлением в 612 атмосфер. Скорость струи воды составляла 305 м/с. Ученые сравнивают это с движением человеческого волоса со скоростью пули.
Кристаллическая поверхность при этом несла отрицательный заряд. При попадании воды на нее получаются положительно заряженные ионы. Это, в свою очередь, создает трибоэлектрический заряд, который способствует поднятию электронов с поверхности воды, ионизируя атомы и молекулы в воздухе. Так появляется кольцо плазмы в воздухе. Оно находится на своем месте до тех пор, пока струя воды продолжает бить в кристаллическую пластину.
Чем лучше отполирована поверхность, тем более четким является генерируемое кольцо плазмы.
Кольцо плазмы очень мало, его диаметр составляет всего несколько десятков микрон. Ученые заметили, что в ходе эксперимента плазма начинает создавать помехи радиосигналу и мешает работе смартфонов ученых. «Мы с таким явлением ранее не сталкивались. Считаем, что все наблюдаемые эффекты появляются вследствие свойств материалов, используемых в эксперименте», — заявил Перейра.
Пока что о коммерческом использовании технологии говорить рано — слишком уж специфическим выглядит такой способ получения плазмы, да еще и холодной. Правда, участники эксперимента считают, что технология создания плазмы без использования мощных электромагнитных полей или вакуума, возможно, может использоваться для хранения энергии. Правда, подробных пояснений относительно этого вопроса специалисты пока не оставляли.
Ранее другая группа ученых, на этот раз из Московского физико-технического института (МФТИ) обнаружила, что облучение клеток ткани холодной плазмой приводит к их регенерации и процессу, который можно охарактеризовать, как омоложение. Это свойство холодной плазмы специалисты полагают возможным применить в медицине — например, при лечении незаживающих ран. В качестве примера можно привести раны, возникающие при сахарном диабете, при онкологии и ВИЧ. Кроме того, незаживающие раны зачастую появляются у пожилых людей с различными проблемами здоровья.
«Положительные данные, наблюдаемые нами после плазменной обработки, могут быть связаны с активацией механизма аутофагии клеток. Он ведёт к тому, что из клетки удаляются повреждённые органеллы, что в конечном счёте перезапускает обменные процессы в клетке», — говорит Елена Петерсен, соавтор исследования и заведующая Лаборатории клеточных и молекулярных технологий МФТИ.
Холодная плазма атмосферного давления, представляющая собой частично ионизированный газ с температурой ниже 100 000 кельвинов может применяться в области биологии и медицины. Кроме заживления ран холодная плазма может использоваться для борьбы с вредоносными бактериями.
Автор: Максим Агаджанов
