Imagínese una nube brillante que parece un letrero de neón, pero en lugar de gotas de agua contiene una gran cantidad de partículas microscópicas de polvo suspendidas en el espacio. Esta mezcla inusual se conoce como plasma de polvo, un estado raro de la materia que existe tanto en el espacio exterior como dentro de los experimentos de laboratorio.
Un nuevo estudio publicado en Examen físico eFísicos de la Universidad de Auburn han descubierto que incluso los campos magnéticos muy débiles pueden cambiar significativamente el comportamiento de los plasmas polvorientos. El equipo descubrió que el magnetismo puede ralentizar o acelerar el crecimiento de nanopartículas que flotan en el plasma. Cuando un campo magnético hace que los electrones giren en espiral, todo el plasma cambia en respuesta, a medida que las partículas ganan carga eléctrica y aumentan de tamaño.
“El plasma de polvo es como pequeñas partículas en una caja de vacío”, dijo Bhavesh Ramakarun, autor principal del estudio. “Descubrimos que al introducir campos magnéticos, podemos hacer que estas partículas crezcan más rápido o más lento, y las partículas de polvo terminan con tamaños y tiempos de vida muy diferentes”.
Observando la forma de las nanopartículas.
Para explorar este efecto, los investigadores crearon nanopartículas de carbono encendiendo una mezcla de gases de argón y acetileno. En condiciones normales, las partículas se forman de forma estable durante unos dos minutos antes de salir del plasma. Cuando se aplica un campo magnético, ese período de crecimiento se vuelve mucho más corto, a veces dura menos de un minuto, y las partículas resultantes siguen siendo más pequeñas.
¿Por qué son tan importantes los electrones?
“Es sorprendente lo sensible que es el sistema”, explicó Saikat Thakur, coautor del estudio. “Los electrones son los jugadores más ligeros del plasma, pero cuando se magnetizan, dictan las reglas. Este simple cambio puede cambiar completamente la forma en que se forman los nanomateriales”.
Del laboratorio al cosmos
Los resultados podrían ayudar a los científicos a desarrollar nuevos métodos basados en plasma para producir nanopartículas con propiedades específicas para su uso en electrónica, revestimientos de superficies y tecnologías cuánticas. Más allá de las aplicaciones prácticas, la investigación también arroja luz sobre los plasmas naturales que se encuentran en el espacio, incluidos los anillos planetarios y la atmósfera del Sol, donde las partículas de polvo y los campos magnéticos interactúan constantemente.
“El plasma constituye la mayor parte del universo visible y el polvo está por todas partes”, añadió Ramakarun. “Al estudiar cómo las fuerzas más pequeñas dan forma a estos sistemas, estamos descubriendo patrones que conectan el laboratorio con el cosmos”.
