La forma más oscura de luz ultravioleta, conocido como UV-C, es único debido a su reputación como asesino de organismos nocivos.

Con longitudes de onda de entre 200 y 280 nanómetros, esta forma particular de luz ultravioleta penetra las membranas de los virus, bacterias ácaros del moho y del polvo, atacando su ADN y matándolos. La desinfección con luz UV-C existe desde hace más de 100 años, tras el descubrimiento de Niels Finsen de la luz ultravioleta como antídoto contra la tuberculosis, que le valió al médico danés feroés el Premio Nobel de Medicina de 1903.

En la actualidad, la mayoría de las lámparas de UV profundo están basadas en mercurio. Representan una amenaza para el medio ambiente, y son voluminosos e ineficientes. Un grupo de investigación de Cornell dirigido por Huili (Grace) Xing y Debdeep Jena, junto a colaboradores de la Universidad de Notre Dame, ha informado de avances en la creación de un alternativa más ecológica.

Usando monocapas delgadas controladas atómicamente de nitruro de galio (GaN) y nitruro de aluminio (AlN) como regiones activas, el grupo ha demostrado la capacidad de producir una emisión ultravioleta profunda con un diodo emisor de luz (LED) de entre 232 y 270 nanómetros de longitud de onda. Su emisión de 232 nanómetros representa la longitud de onda más corta registrada utilizando GaN como material emisor de luz. El récord anterior fue de 239 nanómetros, por un grupo en Japón.

"LED de radiación ultravioleta profunda de 232-270 nm de MBE que utilizan heteroestructuras cuánticas de GaN / AlN binarias delgadas monocapa" se publicó en línea el 27 de enero en Letras de física aplicada .

Investigador postdoctoral SM (Moudud) Islam, el autor principal, dijo:"La luz UV-C es muy atractiva porque puede destruir el ADN de las especies que causan enfermedades infecciosas, que provocan la contaminación del agua y el aire ".

Uno de los mayores desafíos con los LED ultravioleta es la eficiencia, que se mide en tres áreas:eficiencia de inyección:la proporción de electrones que pasan a través del dispositivo que se inyectan en la región activa; eficiencia cuántica interna (IQE):la proporción de todos los electrones en la región activa que producen fotones o luz ultravioleta; y eficiencia de extracción de luz:la proporción de fotones generados en la región activa que se pueden extraer del dispositivo y que son realmente útiles.

"Si tiene un 50 por ciento de eficiencia en los tres componentes ... multiplique todos estos y obtendrá un octavo, "Dijo Islam." Ya has bajado al 12 por ciento de eficiencia ".

En el rango de UV profundo, los tres factores de eficiencia sufren, pero este grupo descubrió que al usar nitruro de galio en lugar de nitruro de galio aluminio convencional, se mejoran tanto el IQE como la eficiencia de extracción de luz.

La eficiencia de la inyección se mejora mediante el uso de un esquema de dopaje inducido por polarización para las regiones portadoras negativas (electrones) y positivas (huecos). una técnica que el grupo exploró en trabajos anteriores.

Ahora que el grupo ha probado su concepto de eficiencia mejorada de LED de UV profundo, su próxima tarea es empaquetarlo en un dispositivo que algún día podría salir al mercado. Los LED de UV profundo se utilizan en la conservación de alimentos y la detección de moneda falsa, entre otras cosas.

El estudio adicional incluirá empaquetar tanto la nueva tecnología como las tecnologías existentes en dispositivos similares, con el propósito de comparar.

"En términos de cuantificación de la eficiencia, queremos empaquetarlo en los próximos meses y probarlo como si fuera un producto, e intente compararlo con un producto con una de las tecnologías disponibles, "Dijo Jena.