A medida que COVID-19 continúa devastando las poblaciones globales, el mundo está singularmente enfocado en encontrar formas de combatir el nuevo coronavirus. Eso incluye el amplificador de iluminación de estado sólido&de UC Santa Barbara &; Energy Electronics Center (SSLEEC) y empresas asociadas. Los investigadores están desarrollando LED ultravioleta que tienen la capacidad de descontaminar las superficies, y potencialmente el aire y el agua, que han estado en contacto con el virus SARS-CoV-2.
& quot; Una aplicación importante es en situaciones médicas: la desinfección de equipos de protección personal, superficies, suelos, dentro de los sistemas HVAC, etcétera," dijo el investigador doctoral de materiales Christian Zollner, cuyo trabajo se centra en el avance de la tecnología LED de luz ultravioleta profunda con fines de saneamiento y purificación. Agregó que ya existe un pequeño mercado para los productos de desinfección UV-C en contextos médicos.
De hecho, últimamente se ha prestado mucha atención al poder de la luz ultravioleta para inactivar el nuevo coronavirus. Como tecnología, la desinfección con luz ultravioleta ha existido por un tiempo. Y aunque aún no se ha demostrado una eficacia práctica a gran escala contra la propagación del SARS-CoV-2. La luz ultravioleta es muy prometedora: la empresa miembro de SSLEEC, Seoul Semiconductor, informó a principios de abril de" esterilización del 99,9% del coronavirus (COVID-19) en 30 segundos" con sus productos LED UV. Actualmente, su tecnología está siendo adoptada para uso automotriz, en lámparas LED UV que esterilizan el interior de vehículos desocupados.
& Vale la pena señalar que no todas las longitudes de onda UV son iguales. Los rayos UV-A y UV-B, los tipos que obtenemos mucho aquí en la Tierra por cortesía del Sol, tienen usos importantes, pero el raro UV-C es la luz ultravioleta preferida para purificar el aire y el agua y para inactivar microbios. . Estos solo se pueden generar a través de procesos creados por el hombre.
& quot; La luz UV-C en el rango de 260-285 nm más relevante para las tecnologías de desinfección actuales también es dañina para la piel humana, por lo que por ahora se usa principalmente en aplicaciones donde no hay nadie presente en el momento de la desinfección." Dijo Zollner. De hecho, la Organización Mundial de la Salud advierte contra el uso de lámparas de desinfección ultravioleta para desinfectar las manos u otras áreas de la piel; incluso una exposición breve a la luz UV-C puede causar quemaduras y daños oculares.
Antes de que la pandemia de COVID-19 ganara impulso global, los científicos de materiales de SSLEEC ya estaban trabajando en el avance de la tecnología LED UV-C. Esta área del espectro electromagnético es una frontera relativamente nueva para la iluminación de estado sólido; La luz UV-C se genera más comúnmente a través de lámparas de vapor de mercurio y, según Zollner," se necesitan muchos avances tecnológicos para que el LED UV alcance su potencial en términos de eficiencia, costo, confiabilidad y vida útil."
En una carta publicada en la revista ACS Photonics, los investigadores informaron sobre un método más elegante para fabricar LED de ultravioleta profundo (UV-C) de alta calidad que implica depositar una película de la aleación semiconductora de nitruro de galio y aluminio (AlGaN) sobre un sustrato de silicio. carburo (SiC): una desviación del sustrato de zafiro más utilizado.
Según Zollner, el uso de carburo de silicio como sustrato permite un crecimiento más eficiente y rentable de material semiconductor UV-C de alta calidad que el uso de zafiro. Esto, explicó, se debe a lo cerca que están los materiales' las estructuras atómicas coinciden.
& quot; Como regla general, cuanto más similares estructuralmente (en términos de estructura de cristal atómico) el sustrato y la película sean entre sí, más fácil será lograr una alta calidad de material," él dijo. Cuanto mejor sea la calidad, mejor será la eficiencia y el rendimiento del LED &. El zafiro tiene una estructura diferente y la producción de material sin defectos ni desalineaciones requiere a menudo pasos adicionales complicados. El carburo de silicio no es una combinación perfecta, dijo Zollner, pero permite una alta calidad sin la necesidad de costosos métodos adicionales.
Además, el carburo de silicio es mucho menos caro que el&"ideal &"; sustrato de nitruro de aluminio, lo que lo hace más amigable con la producción en masa, según Zollner.
La desinfección de agua portátil y de acción rápida fue una de las principales aplicaciones que los investigadores tenían en mente mientras desarrollaban su tecnología LED UV-C; los diodos' la durabilidad, la confiabilidad y el factor de forma pequeño cambiarían las reglas del juego en las áreas menos desarrolladas del mundo donde no hay agua limpia disponible.
El surgimiento de la pandemia COVID-19 ha agregado otra dimensión. Mientras el mundo corre para encontrar vacunas, terapias y curas para la enfermedad, la desinfección, la descontaminación y el aislamiento son las pocas armas que tenemos para defendernos, y las soluciones deberán desplegarse en todo el mundo. Además de UV-C para fines de saneamiento del agua, la luz UV-C podría integrarse en sistemas que se encienden cuando no hay nadie presente, dijo Zollner.
& quot; Esto proporcionaría una manera conveniente, sin químicos y de bajo costo para desinfectar espacios públicos, comerciales, personales y médicos," él dijo.
Por el momento, sin embargo,' es un juego de paciencia, mientras Zollner y sus colegas esperan a que pase la pandemia. La investigación en UC Santa Bárbara se ha reducido a un mínimo para minimizar el contacto de persona a persona.
& quot; Nuestros próximos pasos, una vez que se reanuden las actividades de investigación en UCSB, es continuar nuestro trabajo para mejorar nuestra plataforma AlGaN / SiC para producir, con suerte, los emisores de luz UV-C más eficientes del mundo &, [GG ] quot; él dijo.
Otros colaboradores de la investigación incluyen a Burhan K. SaifAddin (autor principal), Shuji Nakamura, Steven P. DenBaars, James S. Speck, Abdullah S. Almogbel, Bastien Bonef, Michael Iza y Feng Wu, todos de SSLEEC y / o del Departamento de Materiales en UC Santa Barbara.
