Ketika COVID-19 terus merosakkan populasi global, dunia secara khusus fokus untuk mencari jalan untuk memerangi coronavirus novel. Itu termasuk UC Santa Barbara&# Solid State Lighting& Pusat Elektronik Tenaga (SSLEEC) dan syarikat ahli. Para penyelidik di sana mengembangkan LED ultraviolet yang memiliki kemampuan untuk mencemarkan permukaan - dan berpotensi udara dan air - yang bersentuhan dengan virus SARS-CoV-2.
& quot; Satu aplikasi utama adalah dalam situasi perubatan - pembasmian kuman peralatan pelindung diri, permukaan, lantai, dalam sistem HVAC, dan lain-lain," kata penyelidik kedoktoran bahan, Christian Zollner, yang kerjanya berpusat pada kemajuan teknologi LED sinar ultraviolet mendalam untuk tujuan kebersihan dan pemurnian. Dia menambah bahawa pasaran kecil sudah ada untuk produk pembasmian kuman UV-C dalam konteks perubatan.
Sesungguhnya, banyak perhatian akhir-akhir ini beralih kepada kekuatan sinar ultraviolet untuk menonaktifkan coronavirus novel. Sebagai teknologi, pembasmian kuman sinar ultraviolet telah lama wujud. Walaupun praktikal, keberkesanan skala besar terhadap penyebaran SARS-CoV-2 masih belum ditunjukkan. Lampu UV menunjukkan banyak janji: Syarikat anggota SSLEEC Seoul Semiconductor pada awal April melaporkan" pensterilan 99.9% coronavirus (COVID-19) dalam 30 saat" dengan produk UV LED mereka. Teknologi mereka kini diadopsi untuk penggunaan automotif, dalam lampu LED UV yang mensterilkan bahagian dalam kenderaan yang tidak dihuni.
Perlu diperhatikan bahawa tidak semua panjang gelombang UV sama. UV-A dan UV-B - jenis yang banyak kita dapatkan di Bumi berdasarkan Matahari - mempunyai kegunaan penting, tetapi UV-C yang jarang berlaku adalah pilihan sinar ultraviolet untuk membersihkan udara dan air dan untuk mematikan mikroba . Ini dapat dihasilkan hanya melalui proses buatan manusia.
& quot; Cahaya UV-C dalam julat 260 - 285 nm yang paling relevan untuk teknologi pembasmian kuman semasa ini juga berbahaya bagi kulit manusia, jadi buat masa ini kebanyakannya digunakan dalam aplikasi di mana tidak ada yang hadir pada saat pembasmian kuman," Zollner berkata. Sebenarnya, Organisasi Kesihatan Sedunia memberi amaran agar tidak menggunakan lampu pembasmian kuman ultraviolet untuk membersihkan tangan atau kawasan kulit yang lain - malah pendedahan cahaya UV-C secara ringkas boleh menyebabkan luka bakar dan kerosakan mata.
Sebelum pandemi COVID-19 mendapat momentum global, para saintis bahan di SSLEEC sudah berusaha memajukan teknologi LED UV-C. Kawasan spektrum elektromagnetik ini merupakan sempadan baru untuk pencahayaan keadaan pepejal; Cahaya UV-C lebih biasa dihasilkan melalui lampu wap merkuri dan, menurut Zollner," banyak kemajuan teknologi diperlukan untuk LED UV untuk mencapai potensinya dari segi kecekapan, kos, kebolehpercayaan dan jangka hayat."
Dalam surat yang diterbitkan dalam jurnal ACS Photonics, para penyelidik melaporkan kaedah yang lebih elegan untuk membuat LED ultraviolet (UV-C) berkualiti tinggi yang melibatkan penyebaran filem aluminium galium nitrida aluminium semikonduktor (AlGaN) pada substrat silikon karbida (SiC) - penyingkiran dari substrat nilam yang lebih banyak digunakan.
Menurut Zollner, menggunakan silikon karbida sebagai substrat memungkinkan pertumbuhan bahan semikonduktor UV-C berkualiti tinggi yang lebih cekap dan menjimatkan daripada menggunakan nilam. Ini, jelasnya, kerana seberapa dekat bahan' struktur atom berpadanan.
& quot; Sebagai aturan umum, semakin serupa struktur (dari segi struktur kristal atom) substrat dan filem antara satu sama lain, semakin mudah mencapai kualiti bahan yang tinggi," katanya. Semakin baik kualiti, semakin baik kecekapan dan prestasi LED&# 39. Sapphire tidak serupa secara struktural, dan menghasilkan bahan tanpa cacat dan penyelarasan selalunya memerlukan langkah tambahan yang rumit. Silikon karbida tidak sesuai, kata Zollner, tetapi ia membolehkan kualiti yang tinggi tanpa memerlukan kaedah tambahan yang mahal.
Di samping itu, silikon karbida jauh lebih murah daripada" ideal" substrat aluminium nitrida, menjadikannya lebih mesra pengeluaran besar-besaran, menurut Zollner.
Pembasmian kuman air yang mudah alih dan cepat adalah antara aplikasi utama yang difikirkan oleh para penyelidik semasa mereka mengembangkan teknologi LED UV-C mereka; diod' ketahanan, kebolehpercayaan dan faktor bentuk yang kecil akan menjadi penukar permainan di kawasan yang kurang maju di dunia di mana air bersih tidak tersedia.
Kemunculan pandemi COVID-19 telah menambahkan dimensi lain. Ketika dunia berlumba-lumba untuk mencari vaksin, terapi dan penawar penyakit ini, pembasmian kuman, penyahtinjaan dan pengasingan adalah beberapa senjata yang kita miliki untuk mempertahankan diri, dan penyelesaiannya perlu digunakan di seluruh dunia. Selain UV-C untuk tujuan kebersihan air, cahaya UV-C dapat disatukan ke dalam sistem yang menyala ketika tidak ada yang hadir, kata Zollner.
& quot; Ini akan menyediakan kaedah kos rendah, bebas bahan kimia dan mudah untuk membersihkan ruang awam, runcit, peribadi dan perubatan," katanya.
Namun, buat masa ini, ini adalah permainan kesabaran, kerana Zollner dan rakan sekerja menunggu wabak tersebut. Penyelidikan di UC Santa Barbara melambat untuk mengurangkan hubungan orang ke orang.
& quot; Langkah seterusnya, setelah aktiviti penyelidikan disambung semula di UCSB, adalah untuk meneruskan usaha meningkatkan platform AlGaN / SiC kami untuk diharapkan dapat menghasilkan pemancar cahaya UV-C yang paling efisien di dunia, [GG ] sebut harga; katanya.
Penyumbang penyelidikan lain termasuk Burhan K. SaifAddin (pengarang utama), Shuji Nakamura, Steven P. DenBaars, James S. Speck, Abdullah S. Almogbel, Bastien Bonef, Michael Iza, dan Feng Wu, semuanya dari SSLEEC dan / atau Jabatan Bahan di UC Santa Barbara.
