Low temperature plasma and nanoparticles: effects of gas flow and surfaces

Abstract

Title: Low temperature plasma and nanoparticles: effects of gas flow and surfaces Author: Ing. Suren A. Ali-Ogly, B.Eng Department / Institute: Department of Macromolecular Physics / Charles University Supervisor of the doctoral thesis: Mgr. Jaroslav Kousal, PhD, Department of Macromolecular Physics / Charles University Abstract: This PhD thesis investigates the role of carrier gas flow in the magnetron-based gas aggregation cluster source and its impact on nanoparticle transportation. The research encompasses both theoretical and experimental aspects of low-temperature plasma interaction with surfaces and material engineering applications. Numerical models and computational fluid dynamics simulations are employed to understand the underlying physics of nanoparticles motion in gas aggregation cluster sources. The study demonstrates that carrier gas flow, particularly its velocity and inlet configuration, significantly influences the nanoparticles trap region and their residence time in the plasma. Brownian diffusion is identified as a critical factor affecting the spatial behaviour of NPs, contributing to both their escape and loss in gas aggregation cluster sources. The deposition of thin films using magnetron sputtering of PLA, a promising polymer material, is shown to facilitate nanoparticle adhesion....

Název práce: Nízkoteplotní plazma a nanočástice: vliv efektu proudění a povrchu Autor: Ing. Suren A. Ali-Ogly, B.Eng. Katedra / Ústav: Katedra Makromolekulární Fyziky / Univerzita Karlova Vedoucí doktorské práce: Mgr. Jaroslav Kousal, PhD. Abstrakt: Tato doktorská práce se zabývá rolí proudu plynu v plynovém agregačním zdroji nanočástic založeném na magnetronu a jeho vlivu na transport nanočástic. Výzkum zahrnuje teoretické i experimentální aspekty interakce nízkoteplotního plazmatu s povrchy a aplikace v materiálovém inženýrství. Numerické modely a simulace výpočetní dynamiky tekutin se používají k porozumění základním fyzikálním principům pohybu nanočástic v agregačním zdroji nanočástic. Studie ukazuje, že proud nosného plynu, zejména jeho rychlost a konfigurace vstupu, významně ovlivňuje oblast záchytu nanočástic a jejich dobu setrvání v plazmatu. Brownovská difuze je identifikována jako kritický faktor ovlivňující prostorové chování nanočástic, což přispívá k jejich úniku i ztrátě v systému zdroje nanočástic. Je ukázán vliv depozice tenkých vrstev pomocí magnetronového naprašování PLA, slibného polymerního materiálu, na usnadnění adheze nanočástic. Tento výzkum rozšiřuje naše porozumění neelektromagnetickým aspektům chování nanočástic v agregačním zdroji nanočástic na bázi magnetronu a zdůrazňuje...