Complex plasma being the 'plasma state of soft matter' is especially suitable for investigations of non-equilibrium phase transitions. Non-equilibrium phase transitions can manifest in dissipative structures or self-organization. Two specific examples are lane formation and phase separation. Using the permanent microgravity laboratory PK-3 Plus, operating onboard the International Space Station, we performed unique experiments with binary mixtures of complex plasmas that showed both lane formation and phase separation. These observations have been augmented by comprehensive numerical and theoretical studies. In this paper we present an overview of our most important results. In addition we put our results in context with research of complex plasmas, binary systems and non-equilibrium phase transitions. Necessary and promising future complex plasma experiments on phase separation and lane formation are briefly discussed.
複合プラズマは、「ソフトマターのプラズマ状態」として、非平衡相転移の研究に特に適している。非平衡相転移は、散逸構造や自己組織化として現れることがある。その具体例として、レーン形成と相分離が挙げられる。国際宇宙ステーションで運用されている永久微重力実験装置PK-3 Plusを用いて、我々は複合プラズマの独自の実験を行い、レーン形成と相分離の両方を観察した。これらの観察結果は、包括的な数値シミュレーションと理論的研究によって補強されている。本論文では、我々の最も重要な研究成果の概要を提示する。さらに、これらの成果を複合プラズマ、二元系、非平衡相転移に関する研究の文脈に位置づける。相分離とレーン形成に関する今後の複合プラズマ実験の必要性と有望性についても簡潔に議論する。