Представьте себе облако, которое сияет, как неоновая вывеска, но вместо капель дождя оно содержит бесчисленные микроскопические пылевые частицы, парящие в воздухе. Это пылевая плазма — причудливое состояние вещества, встречающееся как в глубоком космосе, так и в лаборатории.
В новом исследовании, опубликованном на этой неделе в журнале Physical Review E, физики из Обернского университета сообщают, что даже слабые магнитные поля могут изменить поведение пылевой плазмы — замедлить или ускорить рост наночастиц, взвешенных внутри.
Их эксперименты показывают, что, когда магнитное поле заставляет электроны двигаться по спиральным траекториям, вся плазма реорганизуется, изменяя заряд частиц и их рост.
«Пылевая плазма подобна крошечным частицам в вакуумной коробке, — сказал Бхавеш Рамкорун, ведущий автор исследования. — Мы обнаружили, что, вводя магнитные поля, мы можем заставить эти частицы расти быстрее или медленнее, и пылевые частицы в итоге имеют очень разные размеры и время жизни».
Исследователи выращивали углеродные наночастицы, поджигая смесь аргона и ацетилена. Обычно частицы растут стабильно в течение примерно двух минут, прежде чем уплыть прочь. С магнитными полями цикл резко сокращался — иногда менее чем до минуты — и частицы оставались меньшего размера.
«Удивительно, насколько чувствительна эта система, — пояснил Сайкат Такур, соавтор. — Электроны — самые лёгкие частицы в плазме, но когда они становятся намагниченными, они диктуют правила. Это простое изменение может полностью изменить процесс формирования наноматериалов».
Результаты могут помочь учёным разработать новые плазменные методы создания наночастиц с заданными свойствами для электроники, покрытий и квантовых устройств. В то же время они предлагают новое понимание природных плазменных явлений в космосе, от планетарных колец до солнечной атмосферы, где пыль и магнитные поля постоянно взаимодействуют.
«Плазма составляет большую часть видимой Вселенной, а пыль есть повсюду, — добавил Рамкорун. — Изучая, как малейшие силы формируют эти системы, мы раскрываем закономерности, связывающие лабораторию с космосом».
Предоставлено Обернским университетом.