Поскольку COVID-19 продолжает разорять население мира, мир все больше сосредоточен на поиске способов борьбы с новым коронавирусом. Это включает твердотельное освещение& Центр энергетической электроники (SSLEEC) и компании-члены. Исследователи разрабатывают ультрафиолетовые светодиоды, способные обеззараживать поверхности - и, возможно, воздух и воду, - которые вступили в контакт с вирусом SARS-CoV-2.
& quot; Одно из основных применений - в медицинских ситуациях - дезинфекция средств индивидуальной защиты, поверхностей, полов, в системах HVAC и так далее," Сказанные материалы докторант Кристиан Цолльнер, работа которого сосредоточена на продвижении светодиодной технологии глубокого ультрафиолетового света для целей санитарии и очистки. Он добавил, что уже существует небольшой рынок продуктов для дезинфекции УФ-С в медицине.
Действительно, в последнее время большое внимание было обращено на способность ультрафиолетового света инактивировать новый коронавирус. Как технология, дезинфекция ультрафиолетом существует уже давно. И хотя практическая, крупномасштабная эффективность против распространения SARS-CoV-2 еще предстоит продемонстрировать. Ультрафиолетовый свет подает большие надежды: компания Seoul Semiconductor, входящая в SSLEEC, в начале апреля сообщила о стерилизации 99,9% коронавируса (COVID-19) за 30 секунд &; с их УФ-светодиодными продуктами. Их технология в настоящее время применяется в автомобилях, в УФ-светодиодных лампах, которые стерилизуют салон незанятых транспортных средств.
Следует отметить, что не все длины волн УФ-излучения одинаковы. УФ-А и УФ-В - типы, которые мы получаем здесь, на Земле, благодаря Солнцу, - имеют важное применение, но редкий УФ-С является предпочтительным ультрафиолетовым светом для очистки воздуха и воды и для инактивации микробов. . Они могут быть созданы только с помощью процессов, созданных человеком.
& quot; УФ-C-свет в диапазоне 260 - 285 нм, наиболее актуальный для современных технологий дезинфекции, также вреден для кожи человека, поэтому в настоящее время он в основном используется там, где во время дезинфекции никого нет" - сказал Цолльнер. Фактически, Всемирная организация здравоохранения предостерегает от использования ультрафиолетовых дезинфицирующих ламп для дезинфекции рук или других участков кожи - даже кратковременное воздействие ультрафиолетового излучения C может вызвать ожоги и повреждение глаз.
Еще до того, как пандемия COVID-19 приобрела глобальный характер, материаловеды из SSLEEC уже работали над развитием светодиодной технологии UV-C. Эта область электромагнитного спектра - относительно новый рубеж для твердотельного освещения; УФ-С свет чаще всего генерируется с помощью ртутных ламп, и, по словам Цолльнера,&«требуется много технологических достижений, чтобы УФ-светодиоды раскрыли свой потенциал с точки зрения эффективности, стоимости, надежности и срока службы."
В письме, опубликованном в журнале ACS Photonics, исследователи сообщили о более элегантном методе изготовления высококачественных светодиодов глубокого ультрафиолета (УФ-С), который включает нанесение пленки из полупроводникового сплава нитрида галлия алюминия (AlGaN) на подложку из кремния. карбид (SiC) - отход от более широко используемой сапфировой подложки.
По словам Цолльнера, использование карбида кремния в качестве подложки позволяет более эффективно и экономично выращивать высококачественный полупроводниковый материал UV-C, чем использование сапфира. Это, пояснил он, связано с тем, насколько близко материалы' атомные структуры совпадают.
& quot; Как правило, чем больше структурно схожи (с точки зрения атомной кристаллической структуры) подложка и пленка, тем легче достичь высокого качества материала," он сказал. Чем выше качество, тем выше эффективность и производительность светодиода&# 39. Сапфир отличается структурно, и для получения материала без дефектов и перекосов часто требуются сложные дополнительные этапы. По словам Цолльнера, карбид кремния не идеален, но он обеспечивает высокое качество без необходимости использования дорогостоящих дополнительных методов.
Вдобавок карбид кремния намного дешевле, чем идеальный" По словам Цолльнера, подложка из нитрида алюминия делает ее более удобной для массового производства.
Портативная, быстродействующая дезинфекция воды была одним из основных приложений, которые имели в виду исследователи при разработке своей светодиодной технологии UV-C; диоды [ГГ] №39; долговечность, надежность и малый форм-фактор изменит правила игры в менее развитых регионах мира, где нет чистой воды.
Появление пандемии COVID-19 добавило еще одно измерение. В то время как мир стремится найти вакцины, методы лечения и лекарства от болезни, дезинфекция, дезактивация и изоляция - это те немногие средства, которые мы должны защитить, и решения необходимо будет использовать по всему миру. По словам Цолльнера, помимо УФ-C для целей водоотведения, УФ-свет можно интегрировать в системы, которые включаются, когда никого нет.
& quot; Это обеспечит недорогой, не содержащий химикатов и удобный способ дезинфекции общественных, торговых, личных и медицинских помещений," он сказал.
На данный момент, однако, это' игра терпения, поскольку Цолльнер и его коллеги переживают пандемию. Исследования в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре замедлились до минимума, чтобы свести к минимуму личные контакты.
& quot; Наши следующие шаги после возобновления исследовательской деятельности в UCSB - это продолжить нашу работу по совершенствованию нашей платформы AlGaN / SiC, чтобы, надеюсь, производить самые эффективные в мире' излучатели света UV-C, [GG ] quot; он сказал.
Среди других участников исследования - Бурхан К. Саиф Аддин (ведущий автор), Шуджи Накамура, Стивен П. ДенБаарс, Джеймс С. Спек, Абдулла С. Альмогбель, Бастьен Бонеф, Майкл Иза и Фэн Ву, все из SSLEEC и / или Департамента Материалы в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре.
