哥本哈根大學的兩個研究小組設計了一種由微波維持的等離子體（一種電離氣體）反應器，可以對含有高濃度染料的水體進行去汙處理。等離子體是一種電離氣體，即含有電子、離子、原子、分子、自由基和光子的氣體。它通常被稱為物質的第四態，它滲透到萬物之中。等離子體是透過向氣體傳輸能量而人為產生的，廚房照明用的熒光燈管中就有等離子體，它們也讓手機變得越來越小。
等離子體是科技界一場名副其實的革命。以前，要在手機等電子裝置使用的矽板上雕刻電路，必須使用汙染環境的化學產品。現在，使用等離子體可以更乾淨、更精確地完成這項工作，而且可以使縫隙越來越小，裝置也隨之越來越小。
但等離子體也有其他應用，例如水處理。科爾多瓦大學的 FQM-136 等離子體物理學小組和 FQM-346 有機催化和奈米結構材料小組合作開展了一項研究，目的是透過應用等離子體促進化學過程來消除水中的汙染物。
為了解決水體中有機汙染物日益增多的問題，例如水體中的染料和其他來自農業和工業活動的化合物會破壞生態系統的穩定，這些研究人員選擇了等離子體的應用。
研究人員弗朗西斯科-羅梅羅（Francisco J. Romero）、胡安-阿馬羅（Juan Amaro）和瑪麗亞-加西亞（Maria C García）。資料來源：科爾多瓦大學
水淨化方面的突破
2017 年，研究團隊首次證明，由向空氣開放的微波誘導的氬等離子體在作用於水時，會在水中產生含氧和氮的活性物種（如羥基自由基、過氧化氫、氮自由基），能夠消除水的汙染。現在，研究人員胡安-阿馬羅-加赫特、弗朗西斯科-J-羅梅羅-薩爾蓋羅和瑪麗亞-C-加西亞已經成功設計出了這種等離子體的反應器，並大大增加了水中產生的這些活性物質的數量，從而可以在短短几分鐘內破壞高濃度染料（這裡指亞甲基藍）。
這是透過改變 surfatron 的設計實現的，這種金屬裝置將微波發生器的能量與等離子體混合，以維持等離子體。瑪麗亞-加西亞教授解釋說："我們所做的是在石英放電管中放入一小塊矽，這樣就能產生不同的等離子體，這種等離子體不是絲狀的，在與水作用時能更有效地產生活性物種。上述等離子體成分在與水作用時能產生氧化物種，從而降解有機化合物和殺死微生物，這使得該等離子體反應器可用於與水修復相關的應用中。"
因此，這種新配置擴大了這類等離子體的適用範圍。加西亞教授解釋說："這種設計完全改變了表面加速器產生電磁場以產生等離子體的配置，從而使等離子體具有不同的、更有效的特性，同時也消除了破壞等離子體穩定性的絲狀化問題（等離子體柱分成許多絲狀）。"
等離子去汙的未來
Francisco J. Romero 教授繼續說道："在等離子體作用下產生的氧化物具有很強的反應性，可以破壞水中的有機物。要做到這一點，等離子體並不是被引入水中。相反，等離子體是遠端作用的，因此在水和等離子體之間有一個空氣區，在這個空氣區中，由於受激物種與氧氣、氮氣和水蒸氣分子之間的碰撞，發生了許多反應，併產生了擴散到液體中並最終與汙染物結合的活性物種"。
研究員胡安-阿馬羅說："這種新型設計產生的等離子體的去汙潛力已經過測試，可以減少水中高濃度的亞甲基藍染料，在能量方面取得了非常高效的結果，在縮短處理時間的情況下實現了染料的完全消除。"
等離子體是一種"第四物質狀態"，透過向穩定的氣體提供能量並將其轉化為電離氣體而產生，它幾乎適用於所有領域：製造微型晶片、表面消毒、傷口癒合、在眼鏡上沉積防反射塗層、提高種子發芽率、回收廢物、活化塑膠表面以提高塗料附著力，以及無數其他應用。
編譯來源：ScitechDaily
