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Mecânica

Desvendado o segredo do aquecimento do plasma

Redação do Site Inovação Tecnológica - 05/09/2008

Desvendado o segredo do aquecimento do plasma

[Imagem: Ruhr Universitat]

Embora esteja em uso na indústria há mais de 30 anos, a tecnologia do aquecimento a plasma, usada em aplicações que vão dos processos de soldagem à fabricação de chips e microprocessadores, até hoje não era devidamente explicada pela ciência.

"Desde que o plasma foi descoberto e começou a ser utilizado, têm existido diferenças significativas entre as previsões teóricas sobre o comportamento do plasma e as medições reais," explica o pesquisador Thomas Mussenbrock, da Universidade Ruhr, na Alemanha.

Porque o plasma é tão quente?

Agora os cientistas encontraram uma resposta para a pergunta que vem desafiando a ciência há décadas: Por que particularmente os elétrons nesses plasmas são tão quentes?

A resposta está na tendência intrínseca do plasma em oscilar. A excitação de uma determinada oscilação - que começa a partir de um comportamento não-linear da camada externa do plasma - causa uma "auto-excitação" da oscilação na corrente elétrica que flui ao longo do plasma.

Ou outros termos, o comportamento não-linear da fronteira do plasma causa uma oscilação na corrente elétrica que flui através dele. Isto resulta em um aumento na corrente elétrica e, em decorrência, no aquecimento do plasma. Esse mecanismo, até agora desconhecido, foi chamado de aquecimento por ressonância eletrônica não-linear.

Sem plasma, sem processadores

A descoberta não tem interesse meramente teórico. Ao descobrir as forças que atuam no aquecimento do plasma, os pesquisadores foram capazes de definir uma técnica para o seu aquecimento com máxima eficiência. A ressonância dos elétrons agora pode ser controlada com precisão para iniciar o mecanismo de aquecimento.

Sem o plasma não teria sido possível a criação dos microprocessadores que equipam os computadores. Cerca de metade dos passos de fabricação de um chip utilizam o plasma. Esses gases eletricamente excitados são utilizados para formar estruturas nos microchips pela remoção ou deposição de materiais em escala nanométrica.

A tecnologia do plasma é também essencial em várias outras áreas, incluindo a iluminação, ambiental e engenharia médica. Uma das características especiais do plasma é o número de elétrons confinados com temperaturas acima dos 10.000º C - em contraste com os íons, átomos neutros e moléculas, que ficam praticamente à temperatura ambiente.

Bibliografia:

Artigo: Enhancement of ohmic and stochastic heating by resonance effects in capacitive radio frequency discharges
Autores: Thomas Mussenbrock, Ralf Peter Brinkmann, Michael A. Lieberman, Allan J. Lichtenberg, Emi Kawamura
Revista: Physical Review Letters
Vol.: 101, 085004 (2008)
DOI: 10.1103/PhysRevLett.101.085004






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