Kako COVID-19 nastavlja pustošiti globalno stanovništvo, svijet je posebno usredotočen na pronalaženje načina za borbu protiv novog koronavirusa. To uključuje UC Santa Barbara' s Solid State Lighting& Centar za energetsku elektroniku (SSLEEC) i tvrtke članice. Tamošnji istraživači razvijaju ultraljubičaste LED diode koje imaju sposobnost dekontaminiranja površina - i potencijalno zraka i vode - koje su došle u kontakt s virusom SARS-CoV-2.
& quot; Jedna od glavnih primjena je u medicinskim situacijama - dezinfekcija osobne zaštitne opreme, površina, podova, u sustavima HVAC itd.," rekao je materijali doktorski istraživač Christian Zollner, čiji je rad usmjeren na unapređenje LED tehnologije dubokog ultraljubičastog svjetla u svrhu sanitacije i pročišćavanja. Dodao je da već postoji malo tržište za UV-C proizvode za dezinfekciju u medicinskom kontekstu.
Doista, mnogo se pozornosti u posljednje vrijeme okrenulo moći ultraljubičastog svjetla da deaktivira novi koronavirus. Kao tehnologija, dezinfekcija ultraljubičastim svjetlom postoji već neko vrijeme. I dok praktična, velika učinkovitost protiv širenja SARS-CoV-2 tek treba biti dokazana. UV svjetlo puno obećava: tvrtka SSLEEC, članica Seoul Semiconductor, početkom travnja izvijestila je o &, 99,9% sterilizacije koronavirusa (COVID-19) za 30 sekundi &; sa svojim UV LED proizvodima. Njihova se tehnologija trenutno usvaja za automobilsku upotrebu, u UV LED svjetiljkama koje steriliziraju unutrašnjost nenastanjenih vozila.
Vrijedno je napomenuti' da nisu sve UV valne duljine jednake. UV-A i UV-B - vrste koje imamo puno ovdje na Zemlji zahvaljujući Suncu - imaju važne namjene, ali rijetki UV-C je ultraljubičasto svjetlo odabrano za pročišćavanje zraka i vode i za inaktivaciju mikroba . Oni se mogu generirati samo ljudskim postupcima.
& quot; UV-C svjetlost u rasponu od 260 - 285 nm koja je najrelevantnija za trenutne tehnologije dezinfekcije također je štetna za ljudsku kožu, pa se za sada uglavnom koristi u aplikacijama u kojima nitko nije prisutan u vrijeme dezinfekcije," Rekao je Zollner. Zapravo, Svjetska zdravstvena organizacija upozorava protiv upotrebe ultraljubičastih lampi za dezinfekciju za sanaciju ruku ili drugih područja kože - čak i kratkotrajno izlaganje UV-C svjetlu može prouzročiti opekline i oštećenje očiju.
Prije nego što je pandemija COVID-19 dobila globalni zamah, znanstvenici za materijale u SSLEEC-u već su radili na unapređivanju UV-C LED tehnologije. Ovo područje elektromagnetskog spektra relativno je nova granica za solid-state rasvjetu; UV-C svjetlost češće se generira pomoću živinastih sijalica i, prema Zollneru, &, potrebno je mnogo tehnološkog napretka kako bi UV LED postigao svoj potencijal u pogledu učinkovitosti, cijene, pouzdanosti i vijeka trajanja."
U pismu objavljenom u časopisu ACS Photonics, istraživači su izvijestili o elegantnijoj metodi izrade visokokvalitetnih duboko ultraljubičastih (UV-C) LED dioda koja uključuje taloženje filma poluvodičke legure aluminij-galij-nitrid (AlGaN) na silicijsku podlogu. karbid (SiC) - odmak od šire korištene safirne podloge.
Prema Zollneru, upotreba silicijevog karbida kao supstrata omogućuje učinkovitiji i isplativiji rast visokokvalitetnog UV-C poluvodičkog materijala od upotrebe safira. To je, objasnio je, posljedica koliko su bliski materijali' atomske strukture se podudaraju.
& quot; Kao opće pravilo, što su supstrat i film međusobno sličniji (u smislu atomske kristalne strukture) supstrata i filma, to je lakše postići visoku kvalitetu materijala," On je rekao. Što je bolja kvaliteta, to su bolja učinkovitost i performanse LED&# 39. Sapphire je strukturno različit, a proizvodnja materijala bez nedostataka i pogrešnih poravnanja često zahtijeva složene dodatne korake. Silicijev karbid ne odgovara savršeno, rekao je Zollner, ali omogućuje visoku kvalitetu bez potrebe za skupim, dodatnim metodama.
Osim toga, silicijev karbid je daleko jeftiniji od&idealnog &; supstrat od aluminij-nitrida, što ga čini prihvatljivijim za masovnu proizvodnju, prema Zollneru.
Prijenosna, brzo djelujuća dezinfekcija vode bila je među glavnim primjenama koje su istraživači imali na umu dok su razvijali svoju UV-C LED tehnologiju; diode' trajnost, pouzdanost i faktor malog oblika promijenili bi igru u manje razvijenim dijelovima svijeta gdje čista voda nije dostupna.
Pojava pandemije COVID-19 dodala je još jednu dimenziju. Dok se svijet utrkuje u pronalaženju cjepiva, terapija i lijekova za bolest, dezinfekcija, dekontaminacija i izolacija malo je oružja koje se moramo obraniti, a rješenja će trebati primijeniti u cijelom svijetu. Uz UV-C u svrhu sanitacije vode, UV-C svjetlo moglo bi se integrirati u sustave koji se uključuju kad nema nikoga, rekao je Zollner.
& quot; Ovo bi osiguralo jeftini, bez kemikalija i prikladan način sanacije javnih, maloprodajnih, osobnih i medicinskih prostora," On je rekao.
Međutim, trenutno je to' igra strpljenja, jer Zollner i kolege čekaju pandemiju. Istraživanje na UC Santa Barbara usporilo je do kapljica kako bi minimiziralo kontakt između osoba.
& quot; Naši sljedeći koraci, nakon što se istraživačke aktivnosti nastave na UCSB-u, jesu nastavak našeg rada na poboljšanju naše platforme AlGaN / SiC kako bismo se nadali da ćemo proizvesti najučinkovitije svjetske' zračnike UV-C svjetlosti, [GG ] quot; On je rekao.
Ostali suradnici u istraživanju uključuju Burhan K. SaifAddin (glavni autor), Shuji Nakamura, Steven P. DenBaars, James S. Speck, Abdullah S. Almogbel, Bastien Bonef, Michael Iza i Feng Wu, svi iz SSLEEC-a i / ili Odjela za Materijali na UC Santa Barbara.
