Докато COVID-19 продължава да опустошава световното население, светът е фокусиран по един или друг начин да намери начини за борба с новия коронавирус.

Това прави и Центъра за твърдо състояние на осветлението и енергийната електроника на UC Santa Barbara (SSLEEC) и компаниите-членове. Изследователите там разработват ултравиолетови светодиоди, които имат способността да обеззаразяват повърхности - и потенциално въздух и вода, които са влезли в контакт с вируса SARS-CoV-2.

Всъщност, много късно вниманието се насочи към силата на ултравиолетовата светлина за инактивиране на новия коронавирус. Като технология, дезинфекцията с ултравиолетова светлина е от известно време. И макар практична, мащабната ефикасност срещу разпространението на SARS-CoV-2 все още не е показана.

UV светлината показва много обещания: компанията-член на SSLEEC Seoul Semiconductor в началото на април отчете „99,9% стерилизация на коронавирус (COVID-19) за 30 секунди“ с техните UV LED продукти. Техните технологии в момента се използват за автомобилна употреба, а UV LED лампите стерилизират интериора на неупотребявани автомобили.

Струва си да отбележи, че не всички дължини на UV вълните си приличат. UV-A и UV-B - типовете, които получаваме тук на Земята любезно от Слънцето имат важни приложения, но рядката UV-C е ултравиолетовата светлина е тази, която се използва за пречистване на въздух и вода и за инактивиране на микробите. Те могат да бъдат генерирани само чрез създадени от човека процеси.

„UV-C светлината в диапазона 200 - 280 nm, която е най-подходяща за съвременните технологии за дезинфекция, също е вредна за човешката кожа, така че засега се използва най-вече в приложения, където в момента на дезинфекция няма никой“, заяви Золнер.

Всъщност СЗО предупреждава да не се използват ултравиолетови лампи за дезинфекция на ръцете или други области на кожата - дори краткото излагане на UV-C светлина може да причини изгаряния и увреждане на очите.

Преди пандемията COVID-19 да набере световна скорост, учените от SSLEEC вече са работили по усъвършенстване на UV-C LED технологията. Тази област на електромагнитния спектър е сравнително нова граница за твърдото осветление; UV-C светлината се генерира по-често чрез живачни лампи и според Золнер „са необходими много технологични постижения, за да може UV светодиодът да достигне потенциала си по отношение на ефективност, цена, надеждност и живот“.

В писмо, публикувано в списанието ACS Photonics, изследователите съобщават за по-елегантен метод за изработка на висококачествени дълбоко ултравиолетови (UV-C) светодиоди, който включва депозиране на филм от полупроводникова сплав алуминиев галиев нитрид (AlGaN) върху субстрата на силициев карбид (SiC) - отклонение от по-широко използвания сапфиров субстрат.

Според Золнер, използването на силициев карбид като субстрат позволява по-ефективен и рентабилен растеж на висококачествен полупроводников материал от UV-C, отколкото използването на сапфир. Това, обясни той, се дължи на факта колко точно съвпадат атомните структури на материалите.

„Като общо правило, колкото по-структурно подобни (по отношение на атомната кристална структура) субстратът и филмът са един към друг, толкова по-лесно е да се постигне високо качество на материала“, каза той. Колкото по-добро качество, толкова по-добра е ефективността и производителността на светодиода. Сапфирът е различен структурно и производството на материал без недостатъци и несъответствия често изисква сложни допълнителни стъпки. Силициевият карбид не е перфектно съответствие, каза Золнър, но дава високо качество, без нужда от скъпи, допълнителни методи.

В допълнение, силициевият карбид е далеч по-евтин от „идеалния“ алуминиев нитриден субстрат, което го прави по-удобен за масово производство.

Преносимата, бързодействаща дезинфекция на водата беше сред основните приложения, които изследователите имаха предвид, когато разработваха своята UV-C LED технология; издръжливостта, надеждността и малката форма на диодите ще дадат смяна на играта в по-слабо развитите райони на света, където чиста вода НЯМА.

Появата на пандемията COVID-19 добави още едно измерение. Тъй като световните "състезания" за намиране на ваксини, терапии и лекарства за болестта, дезинфекция, дезактивация и изолация са малкото оръжия, които трябва да защитим, а решенията ще трябва да бъдат внедрени в целия свят. В допълнение към UV-C за водоснабдяване, UV-C светлината може да бъде интегрирана в системи, които се включват, когато никой не присъства, заяви Золнер.

"Това би осигурило евтин, без химикали и удобен начин за дезинфекция на обществени, търговски, лични и медицински помещения", каза той.

За момента обаче, това е игра на търпение, тъй като Золнер и колегите му изчакват пандемията. Изследванията в UC Santa Barbara се забавиха, за да сведат до минимум контакта между хората.

„Следващите ни стъпки, след като изследователските дейности се възобновят в UCSB, са да продължим работата си за подобряване на нашата AlGaN / SiC платформа, за да се надяваме да произведем най-ефективните световни излъчватели на UV-C“, каза той.

Други сътрудници на научните изследвания са Бурхан К. СайфАддин (водещ автор), Шуджи Накамура, Стивън П. ДенБаарс, Джеймс С. Спек, Абдула С. Алмогбел, Бастиен Бонеф, Майкъл Иза и Фън Ву, всички от SSLEEC и / или Департамента на Материали в UC Santa Barbara.