Enquanto COVID-19 continua a devastar as populações globais, o mundo está singularmente focado em encontrar maneiras de combater o novo coronavírus. Isso inclui o amplificador Solid State Lighting&da UC Santa Bárbara' Centro de Eletrônica de Energia (SSLEEC) e empresas associadas. Os pesquisadores estão desenvolvendo LEDs ultravioleta que têm a capacidade de descontaminar superfícies - e potencialmente o ar e a água - que entraram em contato com o vírus SARS-CoV-2.
& quot; Uma aplicação importante é em situações médicas - a desinfecção de equipamentos de proteção individual, superfícies, pisos, dentro dos sistemas HVAC, etc.," disse o pesquisador de doutorado de materiais Christian Zollner, cujo trabalho se concentra no avanço da tecnologia LED de luz ultravioleta profunda para fins de saneamento e purificação. Ele acrescentou que já existe um pequeno mercado para produtos de desinfecção UV-C em contextos médicos.
De fato, ultimamente muita atenção se voltou para o poder da luz ultravioleta para inativar o novo coronavírus. Como tecnologia, a desinfecção por luz ultravioleta já existe há algum tempo. E embora seja prático, a eficácia em larga escala contra a disseminação do SARS-CoV-2 ainda não foi demonstrada. A luz ultravioleta mostra uma grande promessa: a empresa membro da SSLEEC Seoul Semiconductor no início de abril relatou uma esterilização de coronavírus&99,9% (COVID-19) em 30 segundos" com seus produtos LED UV. Atualmente, sua tecnologia está sendo adotada para uso automotivo, em lâmpadas UV LED que esterilizam o interior de veículos desocupados.
É importante notar que nem todos os comprimentos de onda UV são iguais. UV-A e UV-B - os tipos que recebemos muito aqui na Terra por cortesia do Sol - têm usos importantes, mas a rara UV-C é a luz ultravioleta de escolha para purificar o ar e a água e para inativar micróbios . Eles podem ser gerados apenas por meio de processos feitos pelo homem.
& A luz UV-C na faixa de 260 - 285 nm mais relevante para as tecnologias de desinfecção atuais também é prejudicial à pele humana, então, por enquanto, é usada principalmente em aplicações onde ninguém está presente no momento da desinfecção" Zollner disse. Na verdade, a Organização Mundial da Saúde adverte contra o uso de lâmpadas ultravioleta de desinfecção para higienizar as mãos ou outras áreas da pele - mesmo uma breve exposição à luz UV-C pode causar queimaduras e danos aos olhos.
Antes que a pandemia COVID-19 ganhasse impulso global, os cientistas de materiais da SSLEEC já estavam trabalhando para desenvolver a tecnologia LED UV-C. Esta área do espectro eletromagnético é uma fronteira relativamente nova para a iluminação de estado sólido; A luz UV-C é mais comumente gerada por lâmpadas de vapor de mercúrio e, segundo Zollner, &, muitos avanços tecnológicos são necessários para que o LED UV alcance seu potencial em termos de eficiência, custo, confiabilidade e vida útil."
Em uma carta publicada na revista ACS Photonics, os pesquisadores relataram um método mais elegante para fabricar LEDs ultravioleta profundo (UV-C) de alta qualidade que envolve o depósito de um filme da liga semicondutora de nitreto de gálio e alumínio (AlGaN) em um substrato de silício carboneto (SiC) - um afastamento do substrato de safira mais amplamente usado.
De acordo com Zollner, usar carboneto de silício como substrato permite um crescimento mais eficiente e econômico de material semicondutor UV-C de alta qualidade do que usar safira. Isso, ele explicou, é devido à proximidade dos materiais' as estruturas atômicas combinam.
& Como regra geral, quanto mais estruturalmente semelhantes (em termos de estrutura cristalina atômica) o substrato e o filme são um ao outro, mais fácil é obter material de alta qualidade," ele disse. Quanto melhor for a qualidade, melhor será a eficiência e o desempenho do LED' s. A safira é estruturalmente diferente e a produção de material sem falhas e desalinhamentos geralmente requer etapas adicionais complicadas. O carboneto de silício não é uma combinação perfeita, disse Zollner, mas permite uma alta qualidade sem a necessidade de métodos adicionais caros.
Além disso, o carboneto de silício é muito menos caro do que o&ideal &. substrato de nitreto de alumínio, tornando-o mais favorável à produção em massa, de acordo com Zollner.
A desinfecção portátil de água de ação rápida estava entre as principais aplicações que os pesquisadores tinham em mente enquanto desenvolviam sua tecnologia de LED UV-C; os diodos' durabilidade, confiabilidade e formato pequeno seriam uma virada de jogo em áreas menos desenvolvidas do mundo, onde água limpa não está disponível.
O surgimento da pandemia COVID-19 acrescentou outra dimensão. Enquanto o mundo corre para encontrar vacinas, terapias e curas para a doença, desinfecção, descontaminação e isolamento são as poucas armas que temos para nos defender, e as soluções precisarão ser implantadas em todo o mundo. Além do UV-C para fins de saneamento de água, a luz UV-C pode ser integrada a sistemas que ligam quando ninguém está presente, disse Zollner.
& quot; Isso proporcionaria uma maneira conveniente, de baixo custo e sem produtos químicos de higienizar espaços públicos, de varejo, pessoais e médicos," ele disse.
No momento, porém, é um jogo de paciência, enquanto Zollner e seus colegas esperam o fim da pandemia. A pesquisa na Universidade da Califórnia em Santa Bárbara diminuiu a velocidade para minimizar o contato pessoal.
& quot; Nossos próximos passos, uma vez que as atividades de pesquisa sejam retomadas na UCSB, é continuar nosso trabalho no aprimoramento de nossa plataforma AlGaN / SiC para produzir os' emissores de luz UV-C mais eficientes do mundo, [GG ] quot; ele disse.
Outros colaboradores da pesquisa incluem Burhan K. SaifAddin (autor principal), Shuji Nakamura, Steven P. DenBaars, James S. Speck, Abdullah S. Almogbel, Bastien Bonef, Michael Iza e Feng Wu, todos da SSLEEC e / ou do Departamento de Materiais na UC Santa Bárbara.
