Sai come funziona un Televisore al plasma?
Un televisore di questo tipo è uno schermo piatto che emette luce attraverso un processo chiamato visualizzazione al plasma. Uno schermo al plasma è costituito da migliaia di pixel che producono luce quando vengono attivati da una corrente elettrica. Questo è solo un esempio.

Il plasma è la fase più abbondante della materia nell’universo, eppure non lo conosciamo ancora a fondo.

Abbiamo già parlato, della differenza tra plasma e plasma freddo (Non Thermal Plasma). Oggi, invece, parliamo di quello che si trova in natura, di come viene generato in laboratorio e in quali modi si può applicare.

Il nostro mondo, in realtà, è pieno di esempi di plasma, anche in natura.

I fulmini, l’aurora boreale e le luci fluorescenti sono tutti frutto di gas ionizzati. Nella scienza del plasma, crearli non significa solo creare bei colori o produrre una luce potente; si tratta di capire gli stati della materia che esistono intorno a noi ogni giorno.

In genere, il plasma viene prodotto artificialmente in laboratorio, ma alcune volte può essere osservato anche in natura. Esso può essere osservato in fenomeni quotidiani come le fiamme, i fulmini e le aurore.

Esistono molte somiglianze tra questi fenomeni in termini di struttura, di cui parleremo in seguito. Il plasma è di gran lunga la fase più comune della materia nell’universo, sia sulla Terra che al di fuori di essa.

Cos’è il plasma?

Il plasma è una forma particolare di materia, il quarto stadio della materia dopo solido, liquido e gassoso. Si tratta di una sostanza incandescente e ionizzata, costituita da atomi e da elettroni liberi.

Il plasma è, quindi, una miscela di elementi chimici ionizzati e molecole neutre che si trova in natura in quantità molto piccole. Quindi, possiamo definirlo come uno stato della materia simile al gas in cui una certa parte delle particelle è ionizzata.

La ionizzazione è un processo interessante in cui atomi o molecole neutre possono acquisire o perdere elettroni, creando così ioni. Questo può avvenire per collisioni tra particelle o per l’assorbimento di radiazioni, come nel caso dei brillamenti solari. La ionizzazione è un fenomeno che può avere molti effetti interessanti sulla materia, e continua a essere studiata dagli scienziati di tutto il mondo.

Il plasma è altamente reattivo e inizia immediatamente a reagire con altre sostanze per formare altri composti. Per questo motivo, il plasma viene spesso conservato in contenitori o tubi sigillati.

Il plasma si trova nel sole e nelle lampadine fluorescenti, ma anche in altri luoghi.

Esso è lo stato della materia che ha più energia di un normale gas e meno energia di un solido o di un liquido. È composto da particelle cariche che si muovono liberamente e indipendentemente.

Questo può accadere perché le particelle sono state private dei loro elettroni, quindi ionizzate o perché sono così calde da aver perso gli elettroni stessi.

Il plasma può:

• condurre l’elettricità
• rispondere ai campi magnetici,

Inoltre, può essere impiegato in molte applicazioni della vita di tutti i giorni: dalla fusione nucleare alla produzione di microchip e televisori a schermo piatto, come detto.

Il plasma, però, può essere trovato in natura. Un esempio sono i fulmini o l’aurora boreale.

Il plasma si trova in natura?

L’atmosfera terrestre è, infatti, composta per circa l’1% da plasma e il Sole è una grande palla di plasma. Il plasma si trova anche nel fuoco, nei fulmini, non solo nelle insegne al neon, nelle luci fluorescenti e in molti altri oggetti familiari che ci circondano.

In realtà, l’intero universo è pieno di plasma. Al centro di stelle come il nostro Sole, le temperature raggiungono oltre 10 milioni ° C e le pressioni sono così elevate che gli elettroni vengono strappati dagli atomi per formare un gas di elettroni e ioni liberi.

Quando queste particelle altamente cariche si scontrano tra loro o con particelle neutre, emettono una luce chiamata fluorescenza.

Poiché contengono molte particelle cariche, i plasmi conducono bene l’elettricità e rispondono fortemente ai campi magnetici.

il plasma in natura: fulmini e aurora boreale

Il fulmine è un esempio perfetto, in questo senso. Esso si forma quando si verifica una scarica elettrica tra due punti di diverso potenziale elettrico.

In pratica, quando una scarica elettrica attraversa il cielo è causata, in genere, da un temporale, ma può essere anche provocata da una tempesta solare.

Il rapido rilascio dell’energia che ne deriva fa sì che la temperatura dell’aria aumenti rapidamente, diventando elettricamente conduttiva. In questo modo, sarà sufficientemente calda per far continuare il flusso di elettroni e ioni.

Questo processo forma il plasma, il quale viaggia lungo il canale verso la Terra, dando vita a quel fenomeno elettromagnetico che è il fulmine.

Il plasma più visibile in natura è l’aurora boreale. L’aurora boreale è prodotta dall’interazione della radiazione solare con i gas della nostra atmosfera, in particolare con il protossido d’azoto.

Essa si forma quando il vento solare fa urtare le particelle cariche dello spazio contro l’atmosfera terrestre. Quando queste particelle colpiscono l’alta atmosfera, producono luce che può essere vista da molte parti del mondo.

Come si genera il plasma in laboratorio?

 Il generatore di plasma è una camera a vuoto che contiene la sorgente di plasma (come un elettrodo o una torcia al plasma).

La sorgente di plasma è collegata a un alimentatore elettrico. L’alimentatore ha un’uscita ad alta tensione e bassa corrente. Ciò significa che può generare grandi tensioni, ma solo piccole correnti.

Quando l’alta tensione viene applicata alla sorgente di plasma, gli elettroni vengono staccati dai loro nuclei, accelerando la loro motilità.

Gli elettroni si muovono così velocemente (fino a diverse migliaia di chilometri al secondo) che possono entrare in collisione con le molecole di gas presenti nella camera e portarle in stati eccitati.

Queste molecole eccitate si scontrano poi con altre molecole di gas, eccitandole a loro volta. Il risultato finale è una nuvola di particelle cariche, chiamata plasma, che fuoriesce dalla camera e arriva all’esperimento.

Il vantaggio principale di questo metodo di generazione di plasmi è che non è necessario alcun contatto tra le parti del sistema e non vi è alcun rischio di scosse elettriche.

il plasma freddo

Il plasma prodotto in laboratorio, di solito, si trova ad elevate temperature. Infatti, gli atomi ionizzati raggiungono temperature vicine ai 10 mila °C.

Il plasma atmosferico o freddo, invece, è molto più facile da riprodurre perché lavora a temperature molto più basse, qualità che gli conferisce una versatilità d’uso notevole in molti campi, tra tutti quello dell’igienizzazione di tessuti organici e superfici.

Breve storia

La scoperta dei raggi catodici da parte di Sir William Crookes nel 1879 ha rivoluzionato il campo della fisica. Dopo di lui, altri scienziati come Ferdinand Braun e Nikola Tesla hanno sperimentato questa nuova tecnologia, aprendo la strada a una nuova era della fisica.

Alla fine fu chiamato così, agli inizi del ventesimo secolo, dal fisico Irving Langmuir. Da allora, è stato utilizzato in molti campi, dalla medicina alla ricerca spaziale. Oggi, il plasma è ancora una parte importante della scienza e della tecnologia, e continua a offrire nuove opportunità per la scoperta e l’innovazione.

Le applicazioni del plasma

Le sorgenti di plasma sono utilizzate in molte applicazioni diverse, tra cui:

• laser
• macchine a raggi X
• insegne al neon
• display per l’illuminazione

I reattori a fusione utilizzano campi magnetici e correnti elettriche per confinare il plasma all’interno di una camera del reattore, in modo che diventi abbastanza caldo da fondere insieme i nuclei atomici, senza alcuna fonte di energia esterna, se non il suo stesso aumento di temperatura.

Le applicazioni al plasma sono molteplici:

• nell’industria dell’intrattenimento,
• nell’industria medica,
• nell’industria della difesa e della sicurezza,
• nell’industria automobilistica,
• nel campo aerospaziale.

La tecnologia del plasma (NTP) è una delle più innovative e versatile nel campo della lavorazione dei materiali. Una innovazione che può essere utilizzata per unire o modificare le proprietà di superficie di un materiale in modo mirato.

Questa tecnologia si è affermata negli ultimi anni in quasi tutti i settori industriali e continua ad espandersi in nuovi campi. Vediamone alcuni.

Pulizia di materiali e superfici

La Tecnologia NTP offre soluzioni per ogni tipo di sporco, di substrato e di post-trattamento. I vantaggi di questo metodo di pulizia sono numerosi: elimina anche i residui di contaminazione molecolare, è adatta a qualsiasi tipo di superficie e materiale.

In ambito medico, per esempio, l’utilizzo del plasma freddo è un ottimo metodo di sterilizzazione del campo chirurgico.

Inoltre, la pulizia al plasma garantisce diversi vantaggi:

• pulizia totale di cavità ed interstizi
• rimozione dello sporco e di germi e batteri
• pulitura senza residui
• non inquina

Conclusioni

Il plasma ha una varietà di usi, perché può essere impiegato in molti contesti diversi. Gli scienziati sono particolarmente interessati a far convergere studi e ricerche in questo campo, con la speranza di portare ad un miglioramento della tecnologia.

Per saperne di più sul plasma, leggi[1]  Plasma freddo e sanificazione: ricerche e casi studio

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