I plasmi a bassa temperatura offrono promesse per applicazioni in medicina, purificazione dell'acqua, agricoltura, rimozione degli inquinanti, sintesi di nanomateriali e altro ancora. Tuttavia, produrre questi plasmi con metodi convenzionali richiede diverse migliaia di volt di elettricità, dice David Go, un ingegnere aerospaziale e meccanico presso l'Università di Notre Dame. Ciò limita il loro utilizzo al di fuori delle impostazioni di alimentazione ad alta tensione.

Nel lavoro sostenuto dalla National Science Foundation degli Stati Uniti, Go e un team di ricercatori hanno condotto una ricerca che esplora la creazione di dispositivi al plasma che possono essere azionati senza energia elettrica:hanno bisogno solo di energia umana o meccanica.

Il loro articolo in Applied Physics Letters introduce una strategia che gli scienziati chiamano "plasma di conversione dell'energia" come alternativa alla produzione di scariche a "scintille transitorie" senza la necessità di un alimentatore ad altissima tensione.

I ricercatori hanno progettato, fabbricato e testato un dispositivo piezoelettrico a manovella per generare il plasma. Il dispositivo include un attuatore a forma di guscio di lumaca che comprime un convenzionale accenditore a grill a gas costituito da un cristallo piezoelettrico per formare il plasma.

Quando il cristallo piezoelettrico viene compresso, è polarizzato e genera una tensione superficiale sufficientemente alta da avviare un plasma. Il guscio di lumaca consente all'accenditore di ripristinarsi rapidamente in modo che possa essere generata una scarica di plasma ad ogni giro, non importa quanto velocemente una persona aziona il dispositivo.

Il team ha scoperto che il plasma di conversione dell'energia creato manualmente potrebbe essere molto utile se integrato in dispositivi che hanno parti rotanti o producono naturalmente vibrazioni, come i motori a combustione interna con pistoni oscillanti. Per esempio, i plasmi di conversione dell'energia potrebbero rendere il processo di combustione nelle automobili, aeroplani e navi da crociera più efficienti dal punto di vista del consumo di carburante.

"Questo studio all'interfaccia della fisica del plasma, la chimica e l'ingegneria sono un ottimo esempio di ricerca fondamentale innovativa con il potenziale per applicazioni a breve e lungo termine, " dice Vyacheslav (Slava) Lukin, un direttore del programma nella Divisione di Fisica della NSF. "Con gli studenti universitari come autori principali del documento, questo progetto promuove il progresso della scienza e contribuisce direttamente allo sviluppo della futura forza lavoro STEM per la nazione."