用手持式紫外线装置杀死冠状病毒是可行的

行家说LED快讯 · 2020-06-02

已上头条

明尼苏达大学和两所日本大学的研究人员表示,现在可以使用一种个人手持设备发出高强度紫外线,通过杀死新型冠状病毒来消毒区域。

有两种常用的方法对细菌和病毒区域进行消毒和消毒-化学药品或紫外线辐射。紫外线辐射在200至300纳米范围内,已知会破坏病毒,使病毒无法繁殖和感染。在当前的大流行中,这种高效的紫外线方法被广泛采用,但它需要发出足够高剂量紫外线的紫外线辐射源。尽管目前存在具有这些高剂量的装置,但是紫外线辐射源通常是昂贵的含汞气体放电灯,其需要高功率,具有相对短的寿命并且体积大。

解决方案是开发高性能的紫外线发光二极管,这种二极管将更加便携,耐用,节能且对环境无害。尽管存在这些LED,但由于电极材料也必须对UV光透明,这一事实使向其施加电流进行发光变得复杂。

宾夕法尼亚州立大学材料科学,物理和化学副教授Roman Engel-Herbert说:“您必须确保有足够的紫外线剂量来杀死所有病毒。” “这意味着您需要一种能发出高强度紫外线的高性能紫外线LED,目前这受到所用透明电极材料的限制。”

对于显示器,智能手机和LED照明来说,找到在可见光谱中工作的透明电极材料是一个长期存在的问题,而对于紫外线来说,挑战就更加困难了。

宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程专业的博士生约瑟夫·罗斯(Joseph Roth)说:“目前,对于紫外线透明电极还没有很好的解决方案。” “目前,尽管可见光在紫外线范围内吸收过多,但仍使用了通常用于可见光应用的当前材料解决方案。对于已经确定的紫外线透明导体材料,根本没有好的材料选择。”

寻找具有正确成分的新材料是提高UV LED性能的关键。宾夕法尼亚州立大学的团队与明尼苏达大学的材料理论家合作,早就认识到可以在最近发现的一类新的透明导体中找到解决问题的方法。当理论预测指向铌酸锶材料时,研究人员与日本合作者联系,获得了铌酸锶薄膜,并立即测试了其作为紫外线透明导体的性能。虽然这些膜具有理论预测的希望,但研究人员需要一种沉积方法以可扩展的方式集成这些膜。

罗斯说:“我们立即尝试使用工业上广泛采用的标准膜生长技术,即溅射法来生长这些膜。” “我们成功了。”

这是迈向技术成熟的关键一步,这使得可以将这种新材料以低成本高数量地集成到UV LED中。恩格·赫伯特和罗斯都认为,在这场危机中这是必要的。

“开发紫外线透明导体的首要动机是为水消毒建立经济的解决方案,但现在我们意识到,这一突破性发现可能为灭活可能分布在建筑物HVAC系统中的气溶胶中的COVID-19提供了解决方案。”解释。病毒消毒的其他应用领域是人口稠密且经常有人居住的区域,例如剧院,运动场和公交车辆,例如公共汽车,地铁和飞机。

他们的发现今天(6月1日)在线发表在Nature Group的Physics Communications中。罗斯(Roth)和恩格尔·赫伯特(Engel-Herbert)的合著者是Yoonsang Park,Alexej Pogrebnyakov和Penn State的Venkatraman Gopalan。东北大学大知冈 东京大学的广濑靖和长谷川哲也;明尼苏达大学的Arpita Paul和Turan Birol。该论文名为“ SrNbO3作为可见光和紫外线光谱中的透明导体”,可免费在线获得。

国家科学基金会通过DMREF计划和研究生研究奖学金以及日本科学促进协会KAKENHI计划为这项工作提供了支持。