Blitze ganz anders: Kalte Flammen heilen die Haut

Gleiches Prinzip, jedoch ungefährlich: Mikroplasmen und das Naturphänomen Blitz haben eines gemeinsam, beide sind physikalisch gesehen Plasmen bei atmosphärischem Druck.

Das bedeutet, dass sie in der normalen Umgebungsluft entstehen, also keinen Unter- oder Überdruck benötigen. Unter einem Plasma verstehen Physiker ein teilweise ionisiertes Gas, was auch als vierter Aggregatzustand bezeichnet wird. Im Gegensatz zu den hochenergetischen Naturgewalten eines Gewitters arbeitet die neuartige Plasmaquelle aus dem Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) jedoch nicht mit Millionen von Volt und Tausenden von Ampere, ihre „Flamme“ fühlt sich sogar kalt an. Sie soll künftig im medizinischen Bereich helfen, Hauterkrankungen wie Schuppenflechte oder Neurodermitis zu behandeln und die Wundheilung zu verbessern. Ein Prototyp wurde im Rahmen des vom BMBF geförderten BioLip-Projektes entwickelt.

Neuere medizinische Erkenntnisse haben nämlich ergeben, dass der Heilungsprozess durch spezielle Gase wie Stickstoffmonoxid (NO) verbessert wird. Diese zerfallen jedoch an der Luft. Mit der Atmosphären-Plasmaquelle aus dem Ferdinand-Braun-Institut ist es dagegen möglich, NO aus den Basisgasen Stickstoff und Sauerstoff direkt in einer kleinen Plasmaflamme herzustellen – es wirkt also, bevor es zerfallen kann. Auch die Haut verbrennt nicht, da die Flamme des Mikrowellen-Plasmas kalt ist. Zudem ist es dem FBH gelungen, eine kleine und kompakte Plasmaquelle zu entwickeln, die ohne hohe Spannungen auskommt und dadurch sicher gehandhabt werden kann. Im Gegensatz zu anderen atmosphärischen Quellen wird das FBH-Gerät mit 24 Volt Niederspannung betrieben; es werden weder Leistungen im 1000-Watt-Bereich noch hohe Spannungen benötigt.

Kompakte Plasmaquelle mit kalter Flamme
Der Prototyp der innovativen Plasmaquelle vereinigt verschiedene hochentwickelte Technologien. Ein integrierter Oszillator erzeugt ein Mikrowellensignal im 10-Watt-Bereich direkt in der Quelle und nutzt dazu einen ebenfalls am FBH entwickelten Hochleistungs-Galliumnitridtransistor. Dazu gibt der Oszillator sein Hochfrequenzsignal an eine resonante Struktur weiter, mit der die Teilchen beschleunigt werden und in der hohe elektrische Wechselfelder entstehen. Bei ausreichend großer Feldstärke ionisiert das Gas schlagartig und das Plasma entzündet sich. Die Mikrowellenfrequenz liegt bei 2,45 Gigahertz, dadurch brennt das Plasma homogen und stabil.

Mit dieser Atmosphären-Plasmaquelle können Gase bei normalem Luftdruck so angeregt werden, dass eine Flamme entsteht, die die Haut nicht verbrennt. Dazu werden ein oder mehrere Gase in geringen Mengen von etwa einem Liter pro Minute ionisiert, also elektrisch geladen. Die beschleunigten Elektronen stoßen mit Gasatomen zusammen und lösen weitere Elektronen heraus. Dadurch entsteht ein ionisierter Zustand, der dem eines sehr heißen Gases bzw. einer Flamme ähnelt. Allerdings werden nur die leichten Elektronen schnell und folglich „heiß“, das eigentliche Gas bleibt kühl – man spricht auch von einem so genannten Nichtgleichgewichtsplasma.

Bitte wenden Sie sich bei Fragen an:

Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH), Dr. Horia-Eugen Porteanu, Tel. 030 – 6392-2677, porteanu@fbh-berlin.de