Plasmaphysiker aus Kiel und Greifswald schmieden starken Forschungsverbund

Plasma, häufig auch als vierter Aggregatzustand tituliert, ist ein Gas, das nicht aus neutralen Atomen oder Molekülen, sondern aus freien Elektronen und Ionen besteht. Bei sehr hohen Temperaturen werden die Gasmoleküle infolge der häufigen und sehr starken Zusammenstöße bei der Wärmebewegung ionisiert. Die äußeren Elektronen bleiben abgetrennt. Die physikalischen Eigenschaften eines Gases im Plasmazustand unterscheiden sich stark von denen eines normalen Gases und werden in der Plasmaphysik untersucht.

Mit der Einwerbung dieses Sonderforschungsbereiches (SFB) sei es gelungen, in Norddeutschland einen neuen starken Verbund der Plasmaphysiker zu schaffen, erklärten die Projektpartner. Zugleich setze sich an der Universität Greifswald die Erfolgsgeschichte der Plasmaphysiker fort, die sich mit dem ersten und lange einzigen Sonderforschungsbereich (SFB 198 "Kinetik partiell ionisierter Plasmen") Mecklenburg-Vorpommerns international einen Namen gemacht haben. Bereits an der Gründung des SFB 198 war die Universität Kiel mit zwei Teilprojekten beteiligt. Die neue Initiative für diesen Transregio-SFB ging von Prof. Jürgen Meichsner (Greifswald) und Prof. Alexander Piel (Kiel) aus. Die Kooperation Greifswalder und Kieler Wissenschaftler auf abgestimmten Gebieten der experimentellen und theoretischen Plasmaphysik mit sich gegenseitig ergänzender Expertise lasse einen bedeutenden Erkenntnisgewinn erwarten, hieß es.

Im Rahmen des neuen Forschungskonzeptes werden die Eigenschaften und das Verhalten "komplexer Plasmen" erforscht. Das sind Formen des vierten Aggregatzustandes "Plasma", die durch die zusätzliche Anwesenheit von negativen Ionen, Staubpartikeln und reaktiven Molekülen sowie durch die Wechselwirkung dieser Plasmen mit Materialoberflächen charakterisiert sind. Derartige Situationen trifft man in technologischen Plasmaverfahren, aber auch im Weltraum bei Kometen oder bei der Sternentstehung an. In diesem SFB werden die Grundlagen der physikalischen Prozesse in solchen komplexen Plasmen untersucht, beispielsweise Ordnungsphänomene wie die Bildung so genannter Coulomb-Bälle aus vielen Staubteilchen oder die reaktive Wechselwirkung zwischen Plasmen und Oberflächen.

Die Ergebnisse dieser grundlegenden Untersuchungen tragen sowohl zu einem besseren Verständnis astrophysikalischer Vorgänge als auch zur Entwicklung innovativer Plasmatechnologien bei. Niedertemperatur-Plasmaverfahren sind schon heute bei der Herstellung mikroelektronischer Prozessoren und der Veredelung von Materialoberflächen unverzichtbar. Weitere Anwendungsfelder liegen in der Umwelt- und Medizintechnik oder der Entwicklung moderner Plasmalichtquellen. Die Physik komplexer Plasmen stellt damit eine der wichtigsten Forschungsbereiche der Zukunft dar und deren grundlegendes Verständnis ist Voraussetzung für weitere Innovationen.