NovaCentrix stellt seit 1999 Nanopartikel mit gepulsten Lichtbogenprozessen her (damals Nanotechnologies, Inc.). Damals verwendeten wir zunächst einen elektrothermische Pistole um keramische Nanopartikel herzustellen. Dieses Gerät war ursprünglich für militärische Zwecke gedacht, aber wir erkannten, dass, wenn das Projektil aus dieser Waffe weggelassen würde, der intensive Plasmastrahl, der durch die 100 MW starke Bogenentladung im Lauf erzeugt wird, zum Abtragen einer der Elektroden beim Austritt verwendet werden könnte. Beim Entladen in einen Tank mit einem reaktiven Gas wie Sauerstoff oder Ammoniak könnte sich dieses abgetragene Material mit dem Gas verbinden und die kinetisch günstigste Verbindung wie ein Oxid oder Nitrid in Nanopartikelform bilden.
Anfang der 2000er Jahre wurde das elektrothermische Gun-Verfahren durch eine skalierbarere Version ersetzt, die als Pulsed Arc Nanoparticle Synthesis (PANS) bezeichnet wird. Dieses Verfahren, das bis heute verwendet wird, beinhaltet die Entladung eines intensiven (~100 kA), kurzzeitigen (~1 ms) elektrischen Lichtbogens zwischen zwei Metallstäben in einer gasförmigen Atmosphäre. Die Enden der Stäbe werden durch den Lichtbogen abgetragen und erhitzt, um ein dichtes Metallplasma zu erzeugen, das sich mit Überschallgeschwindigkeit in das umgebende Gas ausdehnt. Diese schnelle Vermischung kühlt das Plasma ab, sodass die Metalldämpfe kondensieren und ein dichtes Aerosol aus Nanopartikeln bilden können. Nach der Bildung wird das Gas gefiltert, um die Nanopartikel zu entfernen, und in die Reaktionskammer zurückgeführt. Die Metallstäbe werden dann zur Vorbereitung der anschließenden Lichtbogenentladung zueinander ausgerichtet.
Im Gegensatz zum elektrothermischen Gun-Verfahren gibt es nur minimale Verunreinigungen, sodass mit dem PANS-Verfahren auch Metallnanopartikel hergestellt werden können, wenn die Reaktionskammer mit einem Inertgas wie Argon oder Helium gefüllt ist.
Beim PANS-Prozess entstehen nur wenige Nebenprodukte. Alle Teile der Elektroden, die nicht zur Bildung von Nanopartikeln beitragen, werden recycelt. Da PANS halbautomatisch ist, beträgt die Produktionskapazität eines einzelnen Reaktors über eine Tonne Nanopartikel pro Jahr.
Eine der bemerkenswertesten Entdeckungen bei der Entwicklung der photonischen Nanopartikel-Spektroskopie (PANS) war die Variation der Pulslänge der Bogenentladung. Dadurch konnte die durchschnittliche Größe der erzeugten Nanopartikel um eine Größenordnung, von etwa 10 nm bis 100 nm, gesteuert werden. Als 2004, ebenfalls von NovaCentrix, das photonische Aushärtungsverfahren mit einem herkömmlichen Kamerablitz entdeckt wurde, nutzte man die PANS-Technologie, um die leistungsstärkste kommerziell erhältliche Blitzlampe der Welt zu entwickeln – die PulseForge . In Anlehnung an das PANS-Verfahren wurde die elektronische Pulslängensteuerung integraler Bestandteil aller PulseForge- Geräte, um die Leistungszufuhr für die thermische Bearbeitung verschiedenster Dünnschichten präzise anzupassen.
Die PulseForge- Technologie, die dazugehörige Werkzeugfamilie sowie über 100 Patente wurden im Januar 2022 als Schwesterunternehmen namens PulseForge, Inc. von NovaCentrix abgespalten.
