2014年1月7日最新一期出版的应用物理类国际顶级期刊Applied physics Letters (APL) 再次刊登我所瞬态光学与光子技术国家重点实验室汤洁博士领导的等离子体研究团队的最新研究论文“A low-power magnetic-field-assisted plasma jet generated by dielectric-barrier discharge enhanced direct-current glow discharge at atmospheric pressure”。迄今为止,该团队已在APL上发表学术论文6篇,在APL上连续发表六篇文章这在我所里历史上是没有的。
近年来,大气压低温等离子体因其高度的化学活性和无需真空设备的优势,在工业材料表面处理、生物医疗杀菌消毒,以及环保净化等方面受到了广泛的关注。大气压辉光放电等离子体凭借其功率密度适中和放电均匀特性成为等离子体表面处理和医疗环保应用的最佳选择,而介质阻挡放电和直流辉光放电是产生大气压辉光放电等离子体的主要方式。为了避免被处理样品发生局部灼烧和有效地提高等离子体处理机的工作效率,研发大面积、均匀弥散的等离子体已成为当今低温等离子体领域的重要研究方向之一。
目前大气压辉光放电等离子体理论和实验研究都处于初始阶段,其物理过程和产生机理尚不明确。这使得介质阻挡放电中放电参量选取盲目,均匀弥散的辉光放电比丝状介质阻挡放电难以获得和控制;而在直流辉光放电中,为防止向电弧放电转变,设置了限流电阻,使得大部分电能都以焦耳热的形式消耗在电阻上,导致能量利用效率低下。这些缺陷严重限制了大气压辉光放电在工业、医疗和环保等领域的应用。
汤洁博士率领的等离子体研究团队,在我所瞬态光学与光子技术国家重点实验室的中科院“创新团队国际合作伙伴计划”等项目支持下,针对如何在低能耗下产生均匀弥散等离子体这一难题,在大气压气体放电机理,等离子体发生器的设计和表征方面开展了深入的理论和实验研究工作,并取得了多项突破性进展。
该学科方向和研究团队负责人汤洁博士2011年博士毕业于我所光学专业,师从赵卫研究员和段忆翔教授,博士后工作师从王屹山研究员。汤洁博士主要从事激光等离子体(LIBS)、激光拉曼光谱(RS)、LIBS与RS的联合应用(LIBRAS)、等离子体助燃、等离子体材料表面处理,以及等离子体大气压气体放电数值仿真的研究。其应用面向地质勘探,石油开采,电力生产,深空探测,发动机燃烧效率的提高,环境污染的治理,材料表面改性,生物杀菌消毒,以及医疗肿瘤癌症治疗和糖尿病检测等广泛领域。
在我所无任何研究基础的条件下,汤洁博士从零开始,凭借艰苦的实验条件,潜心研究,取得了一系列开拓性的研究成果,得到了国内外同行的认可,为我所开辟了一个崭新的学科领域。撰写的相关论文相继在Appl. Phys. Lett.(累计6篇),Phys. Plasmas, Plasma Sources Sci. Technol., Applied Spectroscopy Reviews和IEEE Trans. Plasma Sci.等国际权威期刊上发表。申请国家发明专利7项,已获准授权3项。所取得的研究成果在2013年上海举办的“第十六届全国等离子体科学技术会议”和大连举办的“第二届大气压等离子体及应用研讨会”上得以展示,受到了国内同行专家的特别关注和高度评价。其所从事的研究工作不仅填补了我所光学专业在拉曼光谱物质探测与分析领域的研究空白,而且开创了我所等离子体专业在等离子体助燃、等离子体材料表面处理,以及等离子体大气压气体放电数值仿真等领域的研究方向。为我所等离子体新学科的发展及应用研究奠定了重要基础。 (瞬态室供稿)