Studené plazma proti biologickým zbraním

Studené plazma se poměrně běžně využívá ke sterilizaci. Pro široké použití je vhodné, aby zdroj plazmy byl jednoduchý malý a levný. Takové zařízení by mohlo znamenat účinnou obranu proti biologickým zbraním.

Plazmová tužka

Studené plazma z nového zařízení v kontektu s pletí
Credit: Applied Phys. Lett.

Vědci sestrojili zařízení na výrobu studené plazmy, které se vejde do dlaně. Studená plazma se vyrábí tak, že mezi dvě kruhové elektrody o průměru 2,5 cm s malým otvorem uprostřed se vstřikuje proud hélia. V prostoru mezi elektrodami se ionizuje a promění na nízkoteplotní plazma mikrosekundovými pulsy elektrického napětí a vystupuje otvorem v druhé elektrodě jak je vidět na obrázku níže. Délka plamenu je až 5 centimetrů a může být regulována změnou vzdálenosti elektrod, změnou rychlostí vstřikovaného plynu nebo změnou napětí. Zásadní výhodou této koncepce je, že se plyn nezahřívá a nedochází ke vzniku elektrického oblouku. Takže se plazmy můžete dotknout i holou rukou.

Použití studené plazmy není nové. Používá se zejména ke sterilizaci – tedy zabíjení bakterií v potravinářství nebo také u medicíského příslušenství a nástrojů. Nová konstrukce zjednoduší a zlevní jeho použití. Zdroj elektrického napětí je u všech zařízení obdobný, takže to zcela přelomový objev není – spíše jednoduché vylepšení.

Co je studené plazma

Schéma funkce nového zařízení na výrobu studeného plazma
Credit: Applied Phys. Lett.

Jakékoliv plazma je v podstatě ionizovaný plyn, který se navenek jeví elektricky neutrálně. V plazmovém objektu se nosiče náboje (ionty atomů a elektrony) pohybují nezávisle na sobě, takový útvar je elektricky vodivý a jako celek reaguje na vnější elektrická či magnetická pole. Se "skoro plazmou" se setkáváme zcela běžně v podobě plamene, kterým je velmi slabě ionizované plazma, ale nereaguje na vnější elektromagnetická pole.

Studené plazma má také podíl ionizovaných částic malý – asi jedno procento. Teplota iontů je blízká okolní teplotě, ale rychlost pohybu elektronů odpovídá teplotám několik tisíc stupňů. Jelikož jsou málo hmotné, je vliv jejich teploty na navenek projevovanou teplotu plazmatu jako celku nízký.

Obrana proti biologickým zbraním

Plazma likviduje bakterie tím, že nabité částice a vysokorychlostí elektrony naruší jejich buňečný obal. Už dnes se plazmou čistí voda i vzduch, ale při zjednodušení její výroby, by snadno taková zařízení v případě hrozby biologického útoku, mohla hromadně nasadit a zabránit velkým ztrátám na životech. Je třeba zvážit, zda neexistují efektivnější způsoby ochrany, ale každá varianta je dobrá. Použití v potravinářství a medicíně je užitečné již dnes.