NovaCentrix fabrique des nanoparticules avec des procédés à arc pulsé depuis 1999 (alors Nanotechnologies, Inc.), lorsque nous avons initialement utilisé un pistolet électrothermique pour fabriquer des nanoparticules de céramique. Ce dispositif était initialement destiné à des fins militaires, mais nous avons réalisé que si le projectile de ce canon était éliminé, le jet de plasma intense généré par la décharge d'arc confiné de 100 MW dans l'alésage pourrait être utilisé pour ablater l'une des électrodes à sa sortie. Une fois déchargé dans un réservoir contenant un gaz réactif, tel que l'oxygène ou l'ammoniac, ce matériau ablaté pourrait se combiner au gaz pour former le composé le plus favorable cinétiquement, tel qu'un oxyde ou un nitrure, sous forme de nanoparticules.
Au début des années 2000, le procédé du canon électrothermique a été remplacé par une version plus évolutive, appelée synthèse de nanoparticules par arc pulsé (PANS). Ce procédé, encore utilisé aujourd'hui, consiste à décharger un arc électrique intense (~100 kA) et de courte durée (~1 ms) entre deux tiges métalliques dans une atmosphère gazeuse. Les extrémités des tiges sont ablatées et chauffées par l'arc pour créer un plasma métallique dense qui se dilate de manière supersonique dans le gaz environnant. Ce mélange rapide refroidit le plasma, permettant aux vapeurs métalliques de se condenser et de former un aérosol dense de nanoparticules. Après formation, le gaz est filtré pour éliminer les nanoparticules et renvoyé dans la chambre de réaction. Les tiges métalliques sont ensuite indexées l'une vers l'autre en préparation de la décharge d'arc suivante.
Contrairement au procédé du pistolet électrothermique, les impuretés sont minimes, de sorte que des nanoparticules métalliques peuvent également être fabriquées avec le procédé PANS lorsque la chambre de réaction est remplie d'un gaz inerte, tel que l'argon ou l'hélium.
Le procédé PANS produit peu de sous-produits. Toute partie des électrodes qui ne contribue pas à la formation de nanoparticules est recyclée. Le procédé PANS étant semi-automatisé, la capacité de production d'un seul réacteur est supérieure à une tonne de nanoparticules par an.
L'une des découvertes les plus remarquables issues du développement du PANS a été la possibilité de moduler la durée d'impulsion de la décharge d'arc. Grâce à cette caractéristique, la taille moyenne des nanoparticules produites a pu être contrôlée avec une précision d'un ordre de grandeur, d'environ 10 nm à 100 nm. Lorsque le procédé de polymérisation photonique a été découvert, également par NovaCentrix, en 2004, à l'aide d'un flash d'appareil photo classique, la technologie du procédé PANS a été mise à profit pour créer la lampe flash la plus puissante disponible sur le marché au monde : la PulseForge . Dans la même veine, le contrôle électronique de la durée d'impulsion est devenu un élément essentiel de tous les outils PulseForge afin d'ajuster la puissance délivrée pour le traitement thermique de divers films minces.
La technologie PulseForge , sa gamme d'outils, ainsi que plus de 100 brevets, ont été cédés à NovaCentrix pour former une société sœur appelée PulseForge, Inc. en janvier 2022.
