Scientific aspects of technologies based on application of non-equilibrium oxygen plasma are presented. Oxygen plasma is sustained by an electrodeless discharge to facilitate a high concentration of neutral reactive species, in particular O atoms. The species interact with solid materials causing surface functionalization, removal or organic impurities, nanostructuring of polymers, selective etching of polymer composites or synthesis of metal-oxide nanoparticles. The flux of O atoms onto the surface-facing plasma is often between 1020 and 1023 m−2 s−1. While the physical interaction with solid materials (i.e. heterogeneous surface recombination) does not depend much on the sample temperature, the chemical interactions (functionalization, etching, oxidation) increase significantly with increasing temperature. The key treatment parameters are therefore the fluence of O atoms onto the sample surface and its temperature. The recommended ranges of parameters for various technologies are shown in the graphical abstract.
非平衡酸素プラズマの応用に基づく技術の科学的側面について紹介する。酸素プラズマは無電極放電によって維持され、高濃度の中性活性種、特にO原子を生成しやすくする。これらの活性種は固体材料と相互作用し、表面の官能基化、有機不純物の除去、ポリマーのナノ構造化、ポリマー複合材料の選択的エッチング、または金属酸化物ナノ粒子の合成を引き起こす。表面に照射されるO原子のフラックスは、しばしば1020〜1023 m−2 s−1の範囲である。固体材料との物理的相互作用（すなわち、不均一な表面再結合）は試料温度にあまり依存しないが、化学的相互作用（官能基化、エッチング、酸化）は温度の上昇とともに有意に増加する。したがって、主要な処理パラメータは、試料表面へのO原子のフラックスとその表面温度である。各種技術における推奨パラメータ範囲をグラフィカルアブストラクトに示す。