Research on the formation of nanocavities with the subsequent formation and multiplication of electrons in water using laser-based diagnostics.
Project goals
In the context of nanosecond electrical discharges in dielectric liquids, it is assumed that the initial cavitation is caused by the electrostrictive stress due to the pulsed inhomogeneous electric field. Theory predicts that the conditions for electron multiplication are created in nanocavities, which form in the H-bonded matrix of H2O molecules due to electrostrictive forces. Unequivocal experimental confirmation of nanocavity-mediated plasma generation mechanism has not yet been reported. Experimental verification was not possible mainly due to the insufficient spatiotemporal resolution used in the experiments and the methodology based on the periodic discharge systems. In our recent works, we have demonstrated that sub-nanosecond time resolution and micron spatial resolution used with carefully degassed liquid provides a way to resolve key phases in discharge development and enables further advanced experiments. Within this project, we intend to provide substantial experimental evidence to confirm event. disprove the nanovoid-based theory.
Keywords
electrostrictionnanocavityelectron multiplicationavalancheelectrical dischargewater
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
SGA0202400001
Main participants
Ústav fyziky plazmatu AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
24-10903S
Alternative language
Project name in Czech
Výzkum vzniku nanokavit s následným vznikem a multiplikací elektronů ve vodě pomocí laserových diagnostik.
Annotation in Czech
V kontextu nanosekundových elektrických výbojů v dielektrických kapalinách se předpokládá, že počáteční kavitace je způsobena elektrostrikčními silami v důsledku pulzního nehomogenního elektrického pole. Teorie předpovídá, že podmínky pro množení elektronů se vytvářejí v nanodutinách, které se tvoří v H-bonded matrici molekul H2O vlivem elektrostrikčních sil. Jednoznačné experimentální potvrzení mechanismu generace plazmatu zprostředkovaného nanodutinou dosud nebylo publikováno. Experimentální ověření nebylo možné zejména z důvodu nedostatečného časoprostorového rozlišení použitého v experimentech a metodiky založené na systémech využívajících periodické výboje. V naší nedávné práci jsme prokázali, že sub-nanosekundové časové rozlišení a mikronové prostorové rozlišení používané s pečlivě odplyněnou kapalinou poskytuje způsob, jak sondovat základní fáze ve vývoji výboje a umožňuje další pokročilé experimenty. V tomto projektu hodláme experimentálně dokázat event. vyvratit teorii založenou na nanovoidech.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
OECD FORD - main branch
10305 - Fluids and plasma physics (including surface physics)
OECD FORD - secondary branch
10306 - Optics (including laser optics and quantum optics)
OECD FORD - another secondary branch
10301 - Atomic, molecular and chemical physics (physics of atoms and molecules including collision, interaction with radiation, magnetic resonances, Mössbauer effect)
BE - Theoretical physics
BH - Optics, masers and lasers
BK - Liquid mechanics
BL - Plasma physics and discharge through gases
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2024
Realization period - end
Dec 31, 2026
Project status
B - Running multi-year project
Latest support payment
Feb 27, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GA-R
Data delivery date
Feb 21, 2025
Finance
Total approved costs
7,751 thou. CZK
Public financial support
7,524 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
7 751 CZK thou.
Public support
7 524 CZK thou.
97%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Fluids and plasma physics (including surface physics)
Solution period
01. 01. 2024 - 31. 12. 2026