Какво е плазма и какво общо има с моя мобилен телефон?

Казано прозаично, плазмата просто е четвъртото агрегатно състояние, което материята може да приеме. Когато в твърда материя се подава все повече енергия, например топлина, първо се получава течност и после газ. Ако се продължи, получава се плазма.

В нормалния газ атомните ядра и електроните са здраво свързани помежду си. атомът е електрически неутрален и спокоен. Ако обаче газът се натоварва с все повече подаване на енергия, атомите се сблъскват един с друг толкова силно, че силите на свързване намаляват и електроните се откъсват от обвивката си. Газът се превръща в бурна супа от частици от свободно движещи се, отрицателни електрони и положително заредени атомни ядра. Превръщането в плазма се нарича йонизация. В природата това става най-често по трудния начин. Или с невъобразимо нагряване като в ядрото на слънцето до 15 милиона градуса, или чрез мощни електрически разряди, когато удар на мълния от милиони волта йонизира въздушните молекули.

Промишлеността регулира производството на плазма с грижливо балансирано електричество във високотехнологична кухня: Детайлите се поставят във вакуумна камера. В камерата струи благороден газ, например аргон. Магията на плазмата се случва във вакуумната камера. Истински сложното технически все пак става извън нея: Специални генератори, напр. от портфолиото на TRUMPF, превръщат нормалното мрежово напрежение във високочестотно или импулсно напрежение и изстрелват тази енергия директно в газа във вакуума. Електрическото поле увлича електроните рязко и предизвиква милиони сблъсъци между тях. И ето: плазма. Тук водещ е генераторът. Той управлява и балансира силата на тока, напрежението и честотата в милисекундния диапазон и придава на плазмата точно формите и свойствата, необходими за съответното приложение, напр. за обработка на повърхността или нанасяне на ултратънко покритие.

Въпреки че плазмата в дивата природа е бурно натрупване, в промишлени условия няма състояние на материята, което да може да се удържи толкова лесно и да се управлява толкова прецизно, дори с точност до атоми. Тъй като плазмата е електрически изключително проводима и затова реагира високочувствително на електромагнитните полета, които създава специалният генератор. Тези полета улавят плазмата като невидими пинцети, разтягат я или я притискат, ускоряват я или я поддържат висяща в пространството. Второ: плазмата е химически високореактивна. Свободно плуващите йони искат непременно отново да се свържат и затова въздействат с всеки материал, допуснат до тях. Промишлеността използва плазма за много неща: напр. за обработка на повърхността на извънредно различни материали, евентуално за закаляване или за стерилизация на чувствителни към нагряване медицински продукти. Но точно комбинацията от свойствата „прецизно управляема“ и „високореактивна“ прави плазмата незаменима в производството на микрочипове.

Микрочиповете се изграждат слой по слой върху силициеви пластини и плазмата казва на атомите къде могат да застанат върху пластината и къде не. Върху парче пластина с големината на нокът днес се натрупват милиарди транзистори. Размерите са толкова миниатюрни, че инструментите от нормалния свят вече не се справят и затова се посяга към плазмата. В практиката плазмата поема две основни задачи. При ецването действа целенасочено плазмено излъчване като пясъкоструйка на атомно ниво. То отнема материал от микроскопично фини модели, така че възникват миниатюрни структури от токопроводящи писти. При нанасянето на покритие плазмата работи като разпоредител за местата на атомите. Плазмата кара газовете да реагират с избрани повърхностни слоеве върху пластината или избива атомите като билярдни топки от метално парче, за да се разпределят с точност до атомен слой като изолатор или токопроводяща писта върху пластината.

Много просто: Без управляваната от генератори плазма не би имало високопроизводителни чипове, които днес работят в практически всички съвременни устройства. Без плазма никой не би имал компютър, не би имало ИИ, интернет и мобилни телефони.