Jelikož COVID-19 nadále ničí globální populace, svět se zvlášť zaměřuje na hledání způsobů, jak bojovat s novým koronavirem. To zahrnuje UC Santa Barbara' Solid State Lighting& Energy Electronics Center (SSLEEC) a členské společnosti. Vědci tam vyvíjejí ultrafialové LED diody, které mají schopnost dekontaminovat povrchy - a potenciálně vzduch a vodu -, které přišly do styku s virem SARS-CoV-2.
& „Jedna hlavní aplikace je v lékařských situacích - dezinfekce osobních ochranných prostředků, povrchů, podlah v systémech HVAC atd. &“; uvedl výzkumný pracovník materiálů Christian Zollner, jehož práce se zaměřuje na pokrok v technologii LED s hlubokým ultrafialovým světlem pro účely sanitace a čištění. Dodal, že malý trh s dezinfekčními přípravky UV-C již existuje v lékařských kontextech.
Velká pozornost se skutečně obrátila na sílu ultrafialového světla inaktivovat nový koronavirus. Jako technologie byla dezinfekce ultrafialovým světlem už nějakou dobu. A i když je to praktické, musí být ještě prokázána rozsáhlá účinnost proti šíření SARS-CoV-2. UV světlo ukazuje spoustu slibů: začátkem dubna členská společnost SSLEEC Seoul Semiconductor ohlásila&"99,9% sterilizaci koronaviru (COVID-19) za 30 sekund &"; s jejich produkty UV LED. Jejich technologie se v současné době používá pro automobilové použití v UV LED lampách, které sterilizují interiér neobsazených vozidel.
Stojí za zmínku, že ne všechny vlnové délky UV jsou podobné. UV-A a UV-B - typy, které zde na Zemi dostáváme s laskavým svolením Slunce - mají důležité využití, ale vzácný UV-C je ultrafialové světlo volby pro čištění vzduchu a vody a pro deaktivaci mikrobů . Ty lze generovat pouze pomocí procesů vytvořených člověkem.
& „UV-C světlo v rozsahu 260 - 285 nm, které je pro současné technologie dezinfekce nejrelevantnější, je také škodlivé pro lidskou pokožku, takže se zatím většinou používá v aplikacích, kde v době dezinfekce není nikdo" Řekl Zollner. Světová zdravotnická organizace ve skutečnosti varuje před použitím ultrafialových dezinfekčních lamp k dezinfekci rukou nebo jiných oblastí pokožky - i krátkodobé vystavení UV-C záření může způsobit popáleniny a poškození očí.
Předtím, než pandemie COVID-19 získala globální dynamiku, vědci o materiálech v SSLEEC již pracovali na vývoji technologie UV-C LED. Tato oblast elektromagnetického spektra je relativně novou hranicí pro polovodičové osvětlení; UV-C světlo se běžněji generuje rtuťovými výbojkami a podle Zollnera&je zapotřebí mnoha technologických pokroků, aby UV LED dosáhla svého potenciálu z hlediska účinnosti, nákladů, spolehlivosti a životnosti."
V dopise zveřejněném v časopise ACS Photonics vědci uvedli elegantnější metodu výroby vysoce kvalitních LED s hlubokým ultrafialovým zářením (UV-C), která spočívá v nanesení filmu z polovodičové slitiny na bázi nitridu hliníku a gália (AlGaN) na substrát z křemíku. karbid (SiC) - odklon od široce používaného safírového substrátu.
Podle Zollnera použití karbidu křemíku jako substrátu umožňuje efektivnější a nákladově efektivnější růst vysoce kvalitního UV-C polovodičového materiálu než použití safíru. To, vysvětlil, je způsobeno tím, jak blízko jsou materiály' atomové struktury se shodují.
& „Jako obecné pravidlo platí, že čím strukturálnější je (pokud jde o strukturu atomových krystalů) substrát a film k sobě, tím snazší je dosáhnout vysoké kvality materiálu, &“; řekl. Čím lepší kvalita, tím lepší účinnost a výkon LED&# 39. Safír je strukturálně odlišný a výroba materiálu bez chyb a nesouososti často vyžaduje další komplikované kroky. Karbid křemíku není dokonalá shoda, řekl Zollner, ale umožňuje vysokou kvalitu bez nutnosti nákladných dalších metod.
Kromě toho je karbid křemíku mnohem levnější než&ideální; substrát z nitridu hliníku, což je podle Zollnera šetrnější k hromadné výrobě.
Přenosná, rychle působící dezinfekce vodou byla mezi hlavními aplikacemi, které vědci měli na paměti při vývoji technologie UV-C LED; diody' trvanlivost, spolehlivost a malý tvarový faktor by změnily hru v méně rozvinutých oblastech světa, kde není k dispozici čistá voda.
Vznik pandemie COVID-19 přidal další rozměr. Jelikož světové závody hledají vakcíny, terapie a léčení nemocí, dezinfekce, dekontaminace a izolace jsou těmi málo zbraněmi, které musíme bránit, a řešení bude třeba nasadit po celém světě. Kromě UV-C pro účely sanitace vody by mohlo být UV-C světlo integrováno do systémů, které se zapnou, když nikdo není, řekl Zollner.
& quot; To by poskytlo nízkonákladový, bezchemický a pohodlný způsob sanitace veřejných, maloobchodních, osobních a lékařských prostor," řekl.
Prozatím je to' hra trpělivosti, protože Zollner a jeho kolegové čekají na pandemii. Výzkum na UC Santa Barbara zpomalil na pramínek, aby se minimalizoval kontakt mezi lidmi.
& quot; Naše další kroky, jakmile se na UCSB obnoví výzkumné aktivity, je pokračovat v naší práci na zdokonalování naší platformy AlGaN / SiC, abychom snad vytvořili světově nejúčinnější zářiče UV-C světla&] quot; řekl.
Dalšími přispěvateli do výzkumu jsou Burhan K. SaifAddin (hlavní autor), Shuji Nakamura, Steven P. DenBaars, James S. Speck, Abdullah S. Materiály na UC Santa Barbara.
