• Laboratoires impliqués : LPP, ONERA, IJLRA, LISE
• Nombre de chercheurs impliqués : environ 30
• Publications dans le domaine (2012-2018) : plus de 250

Ce thème rassemble des champs d’investigation allant de la combustion assistée par plasma, aux applications en lien avec la biologie et l'environnement et sont en prise directe avec les problèmes sociétaux actuels (médecine, traitement des eaux, de la pollution, recyclage du CO₂, etc.).

En effet, des questionnements importants se développent dans nos laboratoires et chez nos partenaires industriels (SAFRAN, Onera) afin de définir les meilleures caractéristiques d’un plasma pour amorcer la combustion. Cela implique par exemple d’identifier la répartition spatiale et temporelle de l’énergie injectée dans le plasma, tout comme de comprendre comment l’énergie entre excitation des particules chargés ou le chauffage du gaz est distribuée. L’objectif est ici d’optimiser le plasma pour différentes applications de combustion.

Concernant la propulsion, il est également essentiel de mieux comprendre comment maîtriser les processus d’accélération et améliorer le confinement pour diminuer les pertes. De même, en ce qui concerne les applications aéronautiques, il est aujourd’hui nécessaire d’améliorer les dépôts d’énergie locaux ou filamentaires (HF ou dépôt laser) pour les plasmas aérodynamiques tout en comprenant comment contrôler les écoulements. 

Enfin, sur le sujet des miroirs plasmas, la communauté s’interroge aussi sur la génération de plasmas pour l’absorption ou la réflexion des ondes électromagnétiques dans le domaine des micro-ondes. Il s’agit là de l’équivalent d’une « optique » plasma dans le visible où le plasma se comporte comme un milieu qui permet de manipuler la radiation.

Concernant la simulation numérique des plasmas collisionnels et réactifs, un sujet important concerne la modélisation des plasmas de rentrée atmosphérique pour combiner modélisation MHD et modélisation des plasmas en équilibre et hors équilibre dans les écoulements supersoniques et hypersoniques.

Enfin, au sujet de la chimie des plasmas, plusieurs équipes étudient l’impact d’un plasma chargé positivement ou négativement (gaz électronégatif ou plasma ionique) et les processus physico-chimiques mis en jeu lors des collisions ion-molécule. Pour cela, il convient de définir les propriétés dynamiques (écoulement) des plasmas, et les applications possibles pour la propulsion ou la micro-électronique.

Sur tous ces thèmes, il est nécessaire de développer une base de données exhaustive de sections efficaces de collision pour les insérer dans les codes et modèles de plasmas de laboratoire, en s’appuyant sur des outils de partage et d’interopérabilité comme VAMDC. Ces sections efficaces existent déjà aujourd’hui, mais les connaissances précises des réactivités chimiques sont limitées à certains éléments seulement. Ce point est commun au thème suivant.

Illustration : le projet européen PIONEER (IJLRA, LPP) est un programme de formation doctorale en cotutelles « Innovative Training Network » (action MSCA) qui va permettre de développer des matériaux catalytiques capables de tirer parti des espèces réactives du plasma, et de concevoir les sources de plasma les mieux adaptées à chaque processus de recyclage du CO₂. © Olivier Guaitella, LPP - École Polytechnique.