Un dispositivo de mano personal que emite luz ultravioleta de alta intensidad para desinfectar áreas matando el nuevo coronavirus ahora es factible, según investigadores de Penn State, la Universidad de Minnesota y dos universidades japonesas.
Existen dos métodos comúnmente empleados para desinfectar y desinfectar áreas de bacterias y virus: químicos o exposición a la radiación ultravioleta. La radiación UV está en el rango de 200 a 300 nanómetros y se sabe que destruye el virus, haciendo que el virus sea incapaz de reproducirse yinfeccioso. La adopción generalizada de este eficiente enfoque UV es muy demandada durante la pandemia actual, pero requiere fuentes de radiación UV que emitan dosis suficientemente altas de luz UV. Si bien los dispositivos con estas altas dosis existen actualmente, la fuente de radiación UV suele ser costosaLa lámpara de descarga de gas que contiene mercurio, que requiere alta potencia, tiene una vida útil relativamente corta y es voluminosa.
La solución es desarrollar diodos emisores de luz UV de alto rendimiento, que serían mucho más portátiles, duraderos, energéticamente eficientes y benignos para el medio ambiente. Si bien existen estos LED, la aplicación de una corriente para la emisión de luz es complicada por elhecho de que el material del electrodo también debe ser transparente a la luz UV.
"Debe asegurarse una dosis suficiente de luz ultravioleta para eliminar todos los virus", dijo Roman Engel-Herbert, profesor asociado de ciencia de los materiales, física y química de Penn State. "Esto significa que necesita un LED UV de alto rendimiento que emita unalta intensidad de luz ultravioleta, que actualmente está limitada por el material de electrodo transparente que se utiliza "
Si bien encontrar materiales de electrodos transparentes que funcionan en el espectro visible para pantallas, teléfonos inteligentes e iluminación LED es un problema de larga data, el desafío es aún más difícil para la luz ultravioleta.
"Actualmente no hay una buena solución para un electrodo transparente a los rayos UV", dijo Joseph Roth, candidato a doctorado en Ciencia e Ingeniería de Materiales en Penn State. "En este momento, la solución de material actual comúnmente utilizada para la aplicación de luz visible se utiliza a pesar de ellosiendo demasiado absorbente en el rango UV. Simplemente no hay una buena elección de material para un material conductor transparente a los rayos UV que haya sido identificado "
Encontrar un nuevo material con la composición correcta es clave para avanzar en el rendimiento de los LED UV. El equipo de Penn State, en colaboración con los teóricos de materiales de la Universidad de Minnesota, reconoció desde el principio que la solución para el problema podría encontrarse en un estudio recientemente descubiertonueva clase de conductores transparentes. Cuando las predicciones teóricas apuntaban al material de niobato de estroncio, los investigadores se acercaron a sus colaboradores japoneses para obtener películas de niobato de estroncio e inmediatamente probaron su rendimiento como conductores transparentes a los rayos UV. Si bien estas películas cumplían la promesa de las predicciones teóricas,los investigadores necesitaban un método de deposición para integrar estas películas de manera escalable.
"Tratamos de hacer crecer estas películas de inmediato utilizando la técnica estándar de crecimiento de películas ampliamente adoptada en la industria, llamada pulverización catódica", dijo Roth. "Tuvimos éxito".
Este es un paso crítico hacia la maduración de la tecnología que permite integrar este nuevo material en LED UV a bajo costo y alta cantidad. Y tanto Engel-Herbert como Roth creen que esto es necesario durante esta crisis.
"Si bien nuestra primera motivación para desarrollar conductores transparentes a los rayos UV fue crear una solución económica para la desinfección del agua, ahora nos damos cuenta de que este descubrimiento revolucionario ofrece una solución para desactivar COVID-19 en aerosoles que podrían distribuirse en los sistemas HVAC de los edificios,"Roth explica. Otras áreas de aplicación para la desinfección de virus son áreas densamente pobladas, como teatros, estadios deportivos y vehículos de transporte público como autobuses, trenes subterráneos y aviones".
Sus hallazgos aparecen en línea hoy 1 de junio en la publicación de Nature Group Comunicaciones de física . Los coautores junto con Roth y Engel-Herbert son Yoonsang Park, Alexej Pogrebnyakov y Venkatraman Gopalan de Penn State; Daichi Oka de la Universidad de Tohoku; Yasushi Hirose y Tetsuya Hasegawa de la Universidad de Tokio; y Arpita Paul y Turan Birol dela Universidad de Minnesota. El documento, titulado "SrNbO 3 como conductor transparente en los espectros visible y ultravioleta, "se puede acceder en línea sin cargo.
La Fundación Nacional de Ciencias a través del programa DMREF y una Beca de Investigación de Graduados, así como el programa KAKENHI de la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia apoyaron este trabajo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Estado Penn . Original escrito por Walt Mills. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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