Définition
Le plasma est un gaz ionisé dans lequel certains électrons sont libres et ne sont plus attachés à un atome ou à une molécule. Il est donc constitué d'ions, d'électrons et de molécules neutres. Il est globalement neutre. L’état plasma est souvent considéré comme étant le 4ème état de toute matière mais ce n’est pas une affirmation fondée.
Il se forme lorsque l'énergie du milieu devient très élevée. Les électrons sont alors arrachés des atomes et il se forme une « soupe » d'électrons dans laquelle baignent les ions. Du fait de la mobilité des particules chargées le constituant, le plasma est très conducteur (contrairement à l'état gazeux).
Le plasma est parfois appelé « quatrième état de la matière » mais parler d'un nouvel état de la matière pour le plasma n'est pas justifié. (voir chap. 1 )
Exemples
Le plasma est de loin l'état le plus répandu dans l'univers (les étoiles notamment sont des plasmas).
On ne les rencontre naturellement que très rarement sur Terre. Ils sont présents dans :
- les éclairs
- les aurores boréales
Les plasmas ont de nombreuses applications en physique, en chimie et en technologie. Citons par exemple :
- les écrans plasma des téléviseurs
- les tokamaks (pour la recherche sur la fusion nucléaire contrôlée)
Propriétés
Suivant l'énergie fournie pour produire le plasma, on distingue :
- le plasma froid
- le plasma chaud ou plasma thermique
Le plasma est un système thermodynamique hors équilibre qui possède donc plusieurs températures pour le décrire. En particulier dans le plasma froid, la température des électrons est très supérieure à la température des ions et des neutres. Dans un plasma chaud, la température des électrons et la température des ions sont identiques.
Utilisation de l'état plasma dans l'industrie
- Les sources à plasma atmosphériques sont utilisées dans l'industrie pour nettoyer et modifier l'énergie de surface des matériaux plastiques et métalliques avant des étapes de collage, impression, peinture ou dépôts. Par exemple, on traite ainsi les parechocs des automobiles.
- Un plasma est créé dans un mélange de gaz nobles (argon 90 % et xénon 10 %) pour obtenir des « écrans à plasma » pour la télévision. La lumière produite est ultraviolette, donc invisible pour l' œil humain, et ce sont des luminophores respectivement rouges, verts et bleus, répartis sur les cellules, qui convertissent cette lumière UV en pixels de lumière colorée visible.
Utilisation des plasmas froids en médecine
Des chercheurs travaillent dans les laboratoires sur les applications médicales des plasmas :
- voir par exemple =
- http://plasmasfroids.cnrs.fr/IMG/pdf/Pouvesle.pdf Plasmas froids atmosphériques pour des applications thérapeutiques
- http://www.panter.mpe.mpg.de/theory/plasma-med/images/PlasmaJDDG.PDF en dermatologie.