Un personal, Ahora es factible un dispositivo de mano que emite luz ultravioleta de alta intensidad para desinfectar áreas al matar el nuevo coronavirus, según investigadores de Penn State, la Universidad de Minnesota y dos universidades japonesas.

Hay dos métodos comúnmente empleados para sanitizar y desinfectar áreas de bacterias y virus:productos químicos o exposición a la radiación ultravioleta. La radiación ultravioleta está en el rango de 200 a 300 nanómetros y se sabe que destruye el virus, haciendo que el virus sea incapaz de reproducirse e infectar. La adopción generalizada de este enfoque UV eficiente tiene mucha demanda durante la pandemia actual, pero requiere fuentes de radiación ultravioleta que emitan dosis suficientemente altas de luz ultravioleta. Si bien actualmente existen dispositivos con estas altas dosis, la fuente de radiación ultravioleta suele ser una costosa lámpara de descarga de gas que contiene mercurio, que requiere alta potencia, tiene una vida útil relativamente corta, y es voluminoso.

La solución es desarrollar alto rendimiento, Diodos emisores de luz ultravioleta, que sería mucho más portátil, duradero, energéticamente eficiente y respetuoso con el medio ambiente. Mientras existan estos LED, aplicarles una corriente para la emisión de luz es complicado por el hecho de que el material del electrodo también tiene que ser transparente a la luz ultravioleta.

"Debe asegurarse una dosis de luz ultravioleta suficiente para matar todos los virus, "dijo Roman Engel-Herbert, Profesor asociado de ciencia de materiales de Penn State, física y Química. "Esto significa que necesita un LED UV de alto rendimiento que emita una luz ultravioleta de alta intensidad, que actualmente está limitado por el material de electrodo transparente que se utiliza ".

Al encontrar materiales de electrodos transparentes que operan en el espectro visible para pantallas, los teléfonos inteligentes y la iluminación LED son un problema de larga data, el desafío es aún más difícil para la luz ultravioleta.

"Actualmente no existe 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. "Ahora, la solución de material actual comúnmente empleada para la aplicación de luz visible se utiliza a pesar de ser demasiado absorbente en el rango de UV. Simplemente no hay una buena elección de material para un material conductor transparente a los rayos ultravioleta que haya sido identificado ".

Encontrar un nuevo material con la composición adecuada es clave para mejorar el rendimiento de los LED UV. El equipo de Penn State, en colaboración con teóricos de materiales de la Universidad de Minnesota, reconoció desde el principio que la solución al problema podría encontrarse en una nueva clase de conductores transparentes descubierta recientemente. Cuando las predicciones teóricas apuntaron al material niobato de estroncio, los investigadores se pusieron en contacto con sus colaboradores japoneses para obtener películas de niobato de estroncio e inmediatamente probaron su rendimiento como conductores transparentes a los rayos ultravioleta. Si bien estas películas tenían la promesa de predicciones teóricas, los investigadores necesitaban un método de deposición para integrar estas películas de forma escalable.

"Inmediatamente intentamos hacer crecer estas películas utilizando la técnica estándar de crecimiento de películas ampliamente adoptada en la industria, llamado chisporroteo, ", Dijo Roth." Tuvimos éxito ".

Este es un paso crítico hacia la maduración de la tecnología que hace posible integrar este nuevo material en LED UV a bajo costo y en gran cantidad. Y tanto Engel-Herbert como Roth creen que esto es necesario durante esta crisis.

"Si bien nuestra primera motivación en el desarrollo de conductores transparentes a los rayos ultravioleta fue construir una solución económica para la desinfección del agua, ahora nos damos cuenta de que este gran descubrimiento ofrece potencialmente una solución para desactivar COVID-19 en aerosoles que podrían distribuirse en los sistemas HVAC de los edificios, ", Explica Roth. Otras áreas de aplicación para la desinfección de virus son áreas densamente y frecuentemente pobladas, como teatros, estadios deportivos y vehículos de transporte público como autobuses, metros y aviones.