B5 - Plasma in liquidsBubble dynamicsGas bubble dynamics during Plasma Electrolytic Oxidation |
Erfolgreiche Zusammenarbeit mit dem INP Greifswald
Forschungsdatenmanagement als zentraler Aspekt innerhalb der Sonderforschungsbereiche
Forschungsdaten sind ein zentraler Output der Wissenschaft. Sie erweitern die wissenschaftlichen Erkenntnisse und sind die Basis für zukünftige Forschungsprojekte. Die Dokumentation von Forschungsdaten sollte fachspezifischen Standards folgen. Die Langzeitarchivierung von Forschungsdaten ist wichtig für die Qualitätssicherung jeder wissenschaftlichen Arbeit, aber auch eine Grundvoraussetzung, um die Wiederverwendbarkeit von Forschungsergebnissen zu ermöglichen.
Forscher des INP Greifswald haben ein vom BMBF gefördertes Projekt mit dem Titel Qualitätssicherung und Vernetzung von Forschungsdaten in der Plasmatechnologie - QPTDat beantragt. Ziel dieses Projektes ist es, Prozesse und Methoden für eine qualitätsgesicherte und interdisziplinäre Wiederverwendung von Forschungsdaten aus der Plasmatechnologie zu entwickeln und zu erproben.
QPTDat Kooperation
Eine Zusammenarbeit zwischen dem INP und dem SFB 1316 begann im 2018 und nun schließen sich der Forschungsbereich Plasmen mit komplexen Wechselwirkungen und auch der SFB-TR 87 den Aktivitäten zum Forschungsdatenmanagement an. Ein vom INP Greifswald organisierter Workshop im Januar 2020 war der Startpunkt für weitere aktive Umsetzungen im Bereich Forschungsdatenmanagement in der Plasma-Community sowohl in den SFBs, als auch im Forschungsbereich.
Erste Maßnahmen bei EP2
Als erste Maßnahme führt eine Initiative bei der Forschungsgruppe EP2 an der RUB zu einer verbesserten Datenspeicherung auf dem lokalen Server des Instituts. Das Speichervolumen wird regelmäßig gesichert und der Zugriff auf die gesamte Gruppe oder auf einzelne Personen ist möglich. Neben den Messdaten werden auch alle weiteren Analyseschritte inklusive Metadaten aus allen Prozessschritten dokumentiert. Die Mitglieder der Forschungsgruppe haben ein Dateinamenschema verwendet, so dass die Dateien von anderen Forschern leicht gefunden werden können.
Forschungsdaten-Repositorium
Schließlich können publizierte Forschungsdaten auf dem Repositorium unter
gespeichert und für die Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden.
Die Idee eines solchen Repositoriums ist die vollständige Dokumentation der Messbedingungen (Messdaten in einem lesbaren Dateiformat inklusive Metadaten). Erste Forschungsgruppen aus den SFBs haben Zugriff auf dieses Repositorium und laden Forschungsdaten von veröffentlichten Arbeiten hoch.
Das Konzept des Repositoriums basiert auf einem mehrstufigen System zur Veröffentlichung von Datensätzen. Benutzer können Daten zur Begutachtung online stellen, die dann von Gruppenmoderatoren veröffentlicht werden. Die Standards für die Veröffentlichung von Datensätzen müssen von der Gruppe festgelegt werden. Darüber hinaus werden derzeit innerhalb der SFBs und gemeinsam mit dem INP Greifswald Metadatenstandards entwickelt, so dass die Dateneingabe in Zukunft übersichtlicher und einheitlicher wird.
NFDI4Phys
Seit kurzem beteiligt sich der Forschungsbereich Plasmen mit komplexen Wechselwirkungen an der Zusammenarbeit verschiedener wissenschaftlicher Einrichtungen im sogenannten NFDI4Phys-Konsortium. Ziel ist es, Strukturen und Werkzeuge zu schaffen, die den Austausch von (hauptsächlich) numerischen Sachdaten in allen Bereichen der Physik, mit angrenzenden Disziplinen und mit der Industrie vereinfachen und vereinheitlichen. Das Konsortium bewirbt sich bei der DFG um eine Förderung im Rahmen des Projekts Nationale Forschungsdateninfrastruktur (NFDI).
Im Rahmen des NFDI4Phys-Konsortiums entwickelt der SFB Metadatenstandards für Forschungsfragen der Plasmaforschung. Weitere Ziele sind, zur Definition von grundlegenden und interdisziplinären Standards beizutragen und Methoden zu entwickeln, um Forschungsdaten aus unterschiedlichen Quellen allgemein zugänglich und interpretierbar zu machen.
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Japanese core-to-core program
Two PhD students profit from research stay at Hamaguchi Lab, Center for Atomic and Molecular Technologies, Osaka University, Osaka
From October to December 2019, I was able to join the lab of Prof. Satoshi Hamaguchi at the Center for Atomic and Molecular Technologies in Osaka, Japan.
My field of research is applied microbiology and my focus is on biocatalytic reactions with non-thermal plasmas.
Using numerical simulations, I studied the propagation of plasma-induced reactive species in liquids to gain an insight on the depth of penetration and concentration of these species. This knowledge will help to understand the interaction between plasmas and enzymes that are studied in project B8 of the CRC 1316, specifically to protect the enzymes from inactivation and to drive biocatalysis.
The research stay in Japan was very helpful to deepen my knowledge for my main research question.
Abdulkadir Yayci, project B8 of the CRC 1316
I have visited Hamaguchi Laboratories at Osaka University in Japan for 3 months. The lab exchange was funded partially by the CRC-1316 and the JSPS core-to-core program. The group of Prof. Satoshi Hamaguchi developed a reaction-diffusion-convection simulation for the generation and transport of chemical species in water, introduced by atmospheric-pressure plasma. During my stay, I worked on a multiphase fluid model. The typical flow field of a turbulent atmospheric-pressure plasma jet in direct vicinity of a liquid was modelled by solving a k-epsilon turbulence model. A Volume-of-Fluid (VOF) method was applied for the coupled flow of gaseous and liquid phase. The simulations agree very well with experimental results in the literature. The results from the fluid flow simulations were integrated into the reaction-diffusion-convection equations to evaluate the influence of different flow regimes on the generation and transport of chemical species in the liquid.
At Bochum University, I am working as a PhD student within project B5 of the CRC 1316: 2D-plasma-liquid-solid interfaces – plasma electrolytic oxidation. The generated results can be useful for this project in regards of chemical species generation inside of liquids. In addition, the fluid flow model is interesting for other groups working with atmospheric-pressure plasmas (e.g. project B2: Self-organization of sub-µm surface structures stimulated by microplasma generated reactive species and short-pulsed laser irradiation).
Summarizing I can say, that I had a very pleasant stay in Osaka, that I personally enjoyed a lot. The cooperation with the Hamaguchi Laboratories were very fruitful and everyone was very kind during my stay.
Patrick Hermanns, project B5 of the CRC 1316
Japanisches Core-to-Core-Programm
Zwei Doktoranden profitieren von Forschungsaufenthalt am Hamaguchi Lab, Center for Atomic and Molecular Technologies, Osaka University, Osaka
Von Oktober bis Dezember 2019 konnte ich im Labor von Prof. Satoshi Hamaguchi am Center for Atomic and Molecular Technologies in Osaka, Japan, mitarbeiten.
Mein Forschungsgebiet ist die angewandte Mikrobiologie und mein Fokus liegt auf biokatalytischen Reaktionen mit nicht-thermischen Plasmen.
Mit Hilfe von numerischen Simulationen habe ich die Ausbreitung von plasmainduzierten reaktiven Spezies in Flüssigkeiten untersucht, um einen Einblick in die Eindringtiefe und Konzentration dieser Spezies zu erhalten. Dieses Wissen wird helfen, die Wechselwirkung zwischen Plasmen und Enzymen zu verstehen, die im Projekt B8 des SFB 1316 untersucht werden, speziell um die Enzyme vor Inaktivierung zu schützen und die Biokatalyse voranzutreiben.
Der Forschungsaufenthalt in Japan war sehr hilfreich, um mein Wissen für meine Hauptforschungsfrage zu vertiefen.
adaptiert nach Abdulkadir Yayci, Projekt B8 des CRC 1316
Ich habe für 3 Monate die Hamaguchi Laboratorien an der Universität Osaka in Japan besucht. Der Laboraustausch wurde teilweise durch den SFB 1316 und das JSPS core-to-core Programm finanziert. Die Gruppe von Prof. Satoshi Hamaguchi entwickelte eine Reaktions-Diffusions-Konvektions-Simulation für die Erzeugung und den Transport von chemischen Spezies in Wasser, die durch Atmosphärendruck-Plasma eingeführt werden. Während meines Aufenthaltes arbeitete ich an einem mehrphasigen Fluidmodell. Das typische Strömungsfeld eines turbulenten Atmosphärendruck-Plasmastrahls in unmittelbarer Nähe einer Flüssigkeit wurde durch Lösung eines k-Epsilon-Turbulenzmodells modelliert. Für die gekoppelte Strömung von gasförmiger und flüssiger Phase wurde eine Volume-of-Fluid (VOF) Methode angewendet. Die Simulationen stimmen sehr gut mit experimentellen Ergebnissen aus der Literatur überein. Die Ergebnisse aus den Strömungssimulationen wurden in die Reaktions-Diffusions-Konvektions-Gleichungen integriert, um den Einfluss verschiedener Strömungsregime auf die Erzeugung und den Transport chemischer Spezies in der Flüssigkeit zu bewerten.
An der Universität Bochum arbeite ich als Doktorand im Projekt B5 des SFB 1316: 2D-Plasma-Flüssig-Fest-Grenzflächen - plasma-elektrolytische Oxidation. Die generierten Ergebnisse können für dieses Projekt im Hinblick auf die Generierung chemischer Spezies innerhalb von Flüssigkeiten nützlich sein. Darüber hinaus ist das Strömungsmodell auch für andere Gruppen interessant, die sich mit Atmosphärendruckplasmen beschäftigen (z.B. Projekt B2: Selbstorganisation von sub-µm Oberflächenstrukturen, stimuliert durch mikroplasmaerzeugte reaktive Spezies und kurz gepulste Laserbestrahlung).
Zusammenfassend kann ich sagen, dass ich einen sehr angenehmen Aufenthalt in Osaka hatte, den ich persönlich sehr genossen habe. Die Zusammenarbeit mit den Hamaguchi Laboratories war sehr fruchtbar und alle waren während meines Aufenthaltes sehr freundlich.
adaptiert nach Patrick Hermanns, Projekt B5 des CRC 1316
Eickhoff prize
Dr.-Ing. Schmidt is awarded for his outstanding dissertation
Technical plasmas are among the things that have a significant influence on the world around us, without many people knowing about it. "You can, for example, process surfaces with plasmas; but they are crucial in the production of modern computer chips, which are built into almost all modern technical devices - from cars to smart phones," explains Frederik Schmidt. "A better understanding of this technology leads to innovations that make our lives easier, network people and shape our future.
In his dissertation, he investigated how the energy gets into a plasma. The path from the power socket to nanometer-sized semiconductor tracks is being investigated by various specialists and is in part well understood. Frederik Schmidt has brought together two of these specialist areas: the electrical network between the power socket and the plasma on the one hand, and detailed plasma simulations on the other. This makes it possible to investigate the relationship between the two. "For example, I have looked at the paths along which energy flows and how much is lost on its way into the plasma. That is sometimes quite a lot," says the researcher. The results help to make systems and superstructures more efficient and thus more economical and ecological. In addition, he has developed his own electrical network that can be implemented for certain applications with considerably less effort and losses than before. "I was able to show theoretically that this works. Colleagues in France were then able to prove in experiments that it is also practically possible to build something like this," says Schmidt.
adapted from Meike Drießen, RUB