Il Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) del DOE ha ricevuto circa 4,3 milioni di dollari di finanziamenti dall'Office of Science del DOE, oltre tre anni, sviluppare una maggiore comprensione del ruolo del plasma nella sintesi delle nanoparticelle. Tali particelle, che si misurano in miliardesimi di metro, sono apprezzati per il loro uso in tutto, dalle mazze da golf e costumi da bagno ai microchip, vernici e prodotti farmaceutici. Hanno anche applicazioni potenzialmente ad ampio raggio nello sviluppo di nuove tecnologie energetiche.

"Il plasma è ampiamente utilizzato come strumento per la produzione di nanoparticelle, ma non c'è una profonda comprensione del ruolo che il plasma gioca in questo processo, " disse il fisico Evgenij Raitses, il ricercatore principale del progetto. "Il nostro obiettivo è sviluppare una comprensione che possa portare a una migliore sintesi di queste particelle".

I nuovi fondi amplieranno la ricerca in un laboratorio di nanotecnologie che PPPL ha lanciato nel 2012 con i fondi PPPL Laboratory Directed Research and Development (LDRD). La struttura studia le complesse interazioni che si verificano a caldo, il gas plasma caricato elettricamente viene utilizzato come agente di sintesi per produrre materiali come i nanotubi di carbonio, oggetti che sono decine di migliaia di volte più sottili di un capello umano, ma più forte dell'acciaio su base oncia per oncia. Queste interazioni devono essere controllate con precisione per garantire la qualità e la purezza di tale materiale.

Molti collaboratori hanno lavorato alla proposta di finanziamento per la nuova ricerca. I principali contributori includevano i fisici Igor Kaganovich e Brent Stratton, che ha guidato la teoria del plasma e le sezioni diagnostiche della proposta, rispettivamente, e continuerà a guidare queste aree di progetto. Essenziali furono anche i fisici Edward Startsev e Benoit LeBlanc, che ha lavorato alla parte teorica e diagnostica della proposta, rispettivamente, e il fisico Andrei Khodak, che ha contribuito alla modellazione al computer.

La collaborazione chiave è arrivata anche da Predrag Krstic, un professore dell'Institute for Advanced Computational Science presso la Stony Brook University, e Mikhail Shneider, ricercatore senior presso il dipartimento di meccanica e aerospaziale dell'Università di Princeton. Krstic è un esperto di modellazione atomistica al computer dei materiali; Shneider ha inventato una nuova diagnostica laser per applicazioni al plasma.

I maggiori contributori includono anche Bruce Koel, un professore di Princeton di ingegneria chimica e biologica, chi aiuterà a caratterizzare i nanomateriali che provengono dal laboratorio PPPL; Roberto Automobile, un professore di chimica di Princeton che contribuirà alla modellazione atomistica; Michael Keidar, un professore di ingegneria della George Washington University ed esperto di nanotecnologie al plasma; e Mohan Sankaran, professore associato di ingegneria chimica presso la Case Western Reserve University ed esperto di sintesi al plasma di nanoparticelle.

Filippo Eftimion, capo del dipartimento di scienza e tecnologia del plasma presso PPPL, fornito orientamento e supporto per la proposta di finanziamento. Olga Tishinin, un analista di bilancio PPPL e responsabile danni, ha anche fornito un supporto fondamentale. "Ha svolto un lavoro eccellente nell'aiutare questo team multi-istituzionale a pianificare una richiesta di budget e a svolgere tutte le pratiche burocratiche relative alla proposta, " ha detto Raitses.

Nel discutere la nuova ricerca, Il direttore della PPPL Stewart Prager ha osservato che, "La sintesi delle nanoparticelle è un campo stimolante ed entusiasmante con un'ampia gamma di applicazioni. Questo progetto combina la nostra esperienza nella scienza del plasma con le capacità di scienza dei materiali dell'Università di Princeton e di altre istituzioni".

La ricerca ampliata "si inserisce perfettamente nella nostra competenza principale, "ha detto Adam Cohen, vicedirettore per le operazioni del PPPL, che ha collaborato con Prager per sostenere lo sviluppo iniziale del nanolaboratorio, che è stato assemblato con la guida dell'ingegnere Charles Gentile, e il nuovo finanziamento. "Abbiamo acquisito conoscenza del plasma dalla nostra ricerca sulla fusione, "Cohen ha detto, "e questo ci consente di crescere in una nuova opportunità di ricerca".