Καθώς το COVID-19 συνεχίζει να καταστρέφει τους παγκόσμιους πληθυσμούς, ο κόσμος επικεντρώνεται μοναδικά στην εξεύρεση τρόπων για την καταπολέμηση του νέου κοροναϊού. Αυτό περιλαμβάνει το UC Santa Barbara' Solid State Lighting& Energy Electronics Center (SSLEEC) και εταιρείες μέλη. Ερευνητές εκεί αναπτύσσουν υπεριώδη LED που έχουν την ικανότητα να απολυμαίνουν επιφάνειες - και ενδεχομένως αέρα και νερό - που έχουν έρθει σε επαφή με τον ιό SARS-CoV-2.
& «Μια σημαντική εφαρμογή είναι σε ιατρικές καταστάσεις - η απολύμανση προσωπικού προστατευτικού εξοπλισμού, επιφανειών, δαπέδων, εντός των συστημάτων HVAC, κ.λπ., &». δήλωσε ο διδακτορικός ερευνητής υλικών Christian Zollner, του οποίου η εργασία επικεντρώνεται στην προώθηση της τεχνολογίας LED βαθύ υπεριώδους φωτός για λόγους υγιεινής και καθαρισμού. Πρόσθεσε ότι υπάρχει ήδη μια μικρή αγορά προϊόντων απολύμανσης UV-C σε ιατρικά πλαίσια.
Πράγματι, πολλή προσοχή στα τέλη στράφηκε στη δύναμη του υπεριώδους φωτός για την απενεργοποίηση του νέου κοροναϊού. Ως τεχνολογία, η απολύμανση υπεριώδους φωτός υπάρχει εδώ και αρκετό καιρό. Και ενώ είναι πρακτική, η αποτελεσματικότητα μεγάλης κλίμακας κατά της εξάπλωσης του SARS-CoV-2 δεν έχει ακόμη αποδειχθεί. Η υπεριώδης ακτινοβολία δείχνει πολλές υποσχέσεις: Η εταιρεία μέλος της SSLEEC Seoul Semiconductor στις αρχές Απριλίου ανέφερε μια&«αποστείρωση 99,9% του κορανοϊού (COVID-19) σε 30 δευτερόλεπτα &»; με τα προϊόντα UV LED τους. Η τεχνολογία τους υιοθετείται επί του παρόντος για χρήση στην αυτοκινητοβιομηχανία, σε λάμπες UV LED που αποστειρώνουν το εσωτερικό μη κατειλημμένων οχημάτων.
Αξίζει να σημειωθεί ότι δεν είναι όλα τα μήκη κύματος UV. Τα UV-A και UV-B - οι τύποι που έχουμε πολλά εδώ στη Γη είναι ευγενική προσφορά του Ήλιου - έχουν σημαντικές χρήσεις, αλλά το σπάνιο UV-C είναι το υπεριώδες φως επιλογής για τον καθαρισμό αέρα και νερού και για την απενεργοποίηση μικροβίων . Αυτά μπορούν να δημιουργηθούν μόνο μέσω ανθρωπογενών διεργασιών.
& »; Το φως UV-C στην εμβέλεια 260 - 285 nm που είναι πιο σχετικό για τις τρέχουσες τεχνολογίες απολύμανσης είναι επίσης επιβλαβές για το ανθρώπινο δέρμα, οπότε προς το παρόν χρησιμοποιείται κυρίως σε εφαρμογές όπου κανείς δεν είναι παρών κατά τη στιγμή της απολύμανσης," Ο Ζόλνερ είπε. Στην πραγματικότητα, ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας προειδοποιεί να μην χρησιμοποιούνται λαμπτήρες απολύμανσης υπεριώδους για να απολυμάνουν τα χέρια ή άλλες περιοχές του δέρματος - ακόμη και η σύντομη έκθεση στο φως UV-C μπορεί να προκαλέσει εγκαύματα και βλάβες στα μάτια.
Πριν αποκτήσει παγκόσμια δυναμική η πανδημία COVID-19, οι επιστήμονες υλικών στο SSLEEC είχαν ήδη εργαστεί για την προώθηση της τεχνολογίας UV-C LED. Αυτή η περιοχή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος είναι ένα σχετικά νέο όριο για φωτισμό στερεάς κατάστασης. Το φως UV-C παράγεται πιο συχνά μέσω λαμπτήρων ατμών υδραργύρου και, σύμφωνα με τον Zollner,&", απαιτούνται πολλές τεχνολογικές εξελίξεις για να φτάσει το UV LED στο δυναμικό του όσον αφορά την απόδοση, το κόστος, την αξιοπιστία και τη διάρκεια ζωής."
Σε μια επιστολή που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό ACS Photonics, οι ερευνητές ανέφεραν μια πιο κομψή μέθοδο για την κατασκευή υψηλής ποιότητας LED υπεριώδους (UV-C) LED που περιλαμβάνει την απόθεση μιας ταινίας από νιτρίδιο αργιλίου κράματος ημιαγωγού (AlGaN) σε υπόστρωμα πυριτίου carbide (SiC) - απόκλιση από το ευρύτερα χρησιμοποιούμενο υπόστρωμα ζαφείρι.
Σύμφωνα με τον Zollner, η χρήση καρβιδίου πυριτίου ως υποστρώματος επιτρέπει πιο αποτελεσματική και οικονομικά αποδοτική ανάπτυξη υλικών ημιαγωγών υψηλής ποιότητας UV-C από τη χρήση ζαφείρι. Αυτό, εξήγησε, οφείλεται στο πόσο κοντά τα υλικά&# 39? ατομικές δομές ταιριάζουν.
& «Ως γενικός κανόνας, όσο πιο δομικά παρόμοιο (όσον αφορά τη δομή ατομικών κρυστάλλων) το υπόστρωμα και το φιλμ είναι το ένα στο άλλο, τόσο πιο εύκολο είναι να επιτευχθεί υψηλή ποιότητα υλικού, &». αυτός είπε. Όσο καλύτερη είναι η ποιότητα, τόσο καλύτερη είναι η απόδοση και η απόδοση των LED&# 39. Το Sapphire είναι ανόμοιο δομικά και η παραγωγή υλικού χωρίς ελαττώματα και ευθυγράμμιση συχνά απαιτεί περίπλοκα πρόσθετα βήματα. Το καρβίδιο του πυριτίου δεν είναι τέλειο ταίριασμα, είπε ο Zollner, αλλά επιτρέπει μια υψηλή ποιότητα χωρίς την ανάγκη δαπανηρών, πρόσθετων μεθόδων.
Επιπλέον, το καρβίδιο του πυριτίου είναι πολύ λιγότερο ακριβό από το&«ιδανικό &». υπόστρωμα νιτριδίου αλουμινίου, καθιστώντας το πιο φιλικό προς τη μαζική παραγωγή, σύμφωνα με τον Zollner.
Η φορητή απολύμανση νερού ταχείας δράσης ήταν από τις κύριες εφαρμογές που είχαν στο μυαλό οι ερευνητές καθώς ανέπτυξαν την τεχνολογία LED UV-C. οι δίοδοι' η ανθεκτικότητα, η αξιοπιστία και ο μικρός παράγοντας μορφής θα ήταν ένα παιχνίδι αλλαγής σε λιγότερο ανεπτυγμένες περιοχές του κόσμου όπου δεν υπάρχει καθαρό νερό.
Η εμφάνιση της πανδημίας COVID-19 έχει προσθέσει μια άλλη διάσταση. Καθώς ο κόσμος αγωνίζεται για να βρει εμβόλια, θεραπείες και θεραπείες για την ασθένεια, η απολύμανση, η απολύμανση και η απομόνωση είναι τα λίγα όπλα που πρέπει να υπερασπιστούμε και οι λύσεις θα πρέπει να αναπτυχθούν παγκοσμίως. Εκτός από το UV-C για σκοπούς υγιεινής νερού, το φως UV-C θα μπορούσε να ενσωματωθεί σε συστήματα που ανάβουν όταν κανείς δεν είναι παρών, είπε ο Zollner.
& quot; Αυτό θα παρέχει έναν χαμηλού κόστους, χωρίς χημικά και έναν βολικό τρόπο για την απολύμανση δημόσιων, λιανικών, προσωπικών και ιατρικών χώρων," αυτός είπε.
Προς το παρόν, ωστόσο, είναι ένα παιχνίδι υπομονής, καθώς ο Zollner και οι συνάδελφοί του περιμένουν την πανδημία. Η έρευνα στο UC Santa Barbara έχει επιβραδυνθεί για να ελαχιστοποιηθεί η επαφή μεταξύ ατόμων.
& quot; Τα επόμενά μας βήματα, μόλις επαναληφθούν οι ερευνητικές δραστηριότητες στο UCSB, είναι να συνεχίσουμε το έργο μας για τη βελτίωση της πλατφόρμας AlGaN / SiC, για να ελπίζουμε να παράγουμε τις πιο αποτελεσματικές εκπομπές φωτός UV-C στον κόσμο &, [GG ] quot; αυτός είπε.
Άλλοι συντελεστές της έρευνας περιλαμβάνουν τους Burhan K. SaifAddin (επικεφαλής συγγραφέας), Shuji Nakamura, Steven P. DenBaars, James S. Speck, Abdullah S. Almogbel, Bastien Bonef, Michael Iza και Feng Wu, όλοι από το SSLEEC ή / και το Τμήμα Υλικά στο UC Santa Barbara.
