At dræbe coronavirus med håndholdt ultraviolet lysenhed kan være muligt

En personlig, håndholdt enhed, der udsender højintensivt ultraviolet lys for at desinficere områder ved at dræbe den nye coronavirus, er nu mulig, ifølge forskere ved Penn State, University of Minnesota og to japanske universiteter.

Der er to almindeligt anvendte metoder til at rense og desinficere områder fra bakterier og vira - kemikalier eller eksponering for ultraviolet stråling. UV -strålingen er i området 200 til 300 nanometer og kendt for at ødelægge virussen, gør virussen ude af stand til at reproducere og inficere. Udbredt anvendelse af denne effektive UV -tilgang er meget efterspurgt under den nuværende pandemi, men det kræver UV -strålingskilder, der udsender tilstrækkeligt høje doser UV -lys. Mens enheder med disse høje doser i øjeblikket findes, UV-strålingskilden er typisk en dyr kviksølvholdig gasudladningslampe, som kræver høj effekt, har en relativt kort levetid, og er omfangsrig.

Løsningen er at udvikle højtydende, UV -lysemitterende dioder, som ville være langt mere bærbar, langvarig, energieffektiv og miljøvenlig. Mens disse lysdioder eksisterer, at påføre en strøm til dem for lysemission kompliceres af, at elektrodematerialet også skal være transparent for UV -lys.

"Du skal sikre en tilstrækkelig UV -lysdosis til at dræbe alle vira, "sagde Roman Engel-Herbert, Penn State lektor i materialevidenskab, fysik og kemi. "Det betyder, at du har brug for en højtydende UV-LED, der udsender en høj intensitet af UV-lys, som i øjeblikket er begrænset af det transparente elektrodemateriale, der bruges. "

Mens jeg fandt transparente elektrode -materialer, der fungerer i det synlige spektrum for displays, smartphones og LED-belysning er et mangeårigt problem, udfordringen er endnu vanskeligere for ultraviolet lys.

"Der er i øjeblikket ingen god løsning til en UV-gennemsigtig elektrode, "sagde Joseph Roth, doktorand i materialevidenskab og teknik ved Penn State. "Lige nu, den nuværende materialeløsning, der almindeligvis anvendes til applikation af synligt lys, bruges på trods af at den er for absorberende i UV -området. Der er simpelthen ikke noget godt materialevalg til et UV-transparent ledermateriale, der er blevet identificeret. "

At finde et nyt materiale med den rigtige sammensætning er nøglen til at fremme UV LED -ydeevne. Penn State -holdet, i samarbejde med materialeteoretikere fra University of Minnesota, erkendte tidligt, at løsningen på problemet måske findes i en nyligt opdaget ny klasse af gennemsigtige ledere. Når teoretiske forudsigelser pegede på materialet strontiumniobat, forskerne kontaktede deres japanske samarbejdspartnere for at få strontiumniobatfilm og testede straks deres ydeevne som UV -gennemsigtige ledere. Mens disse film holdt løftet om de teoretiske forudsigelser, forskerne havde brug for en deponeringsmetode for at integrere disse film på en skalerbar måde.

"Vi forsøgte straks at dyrke disse film ved hjælp af standardfilmvækstteknikken, der er bredt accepteret i industrien, kaldes sputtering, "Roth sagde." Vi havde succes. "

Dette er et kritisk skridt i retning af teknologisk modning, som gør det muligt at integrere dette nye materiale i UV -lysdioder til lave omkostninger og høj mængde. Og både Engel-Herbert og Roth mener, at dette er nødvendigt under denne krise.

"Mens vores første motivation for at udvikle UV -transparente ledere var at bygge en økonomisk løsning til vanddesinfektion, vi indser nu, at denne banebrydende opdagelse potentielt tilbyder en løsning til at deaktivere COVID-19 i aerosoler, der kan distribueres i HVAC-systemer i bygninger, "Roth forklarer. Andre anvendelsesområder for virusdesinfektion er tætte og ofte befolkede områder, såsom teatre, sportsarenaer og offentlige transportmidler såsom busser, metroer og fly.