LED ultravioletti efficaci per eliminare il coronavirus da superfici, aria e acqua

Mentre COVID-19 continua a devastare le popolazioni globali, il mondo si concentra singolarmente sulla ricerca di modi per combattere il nuovo coronavirus. Ciò include il UC Santa Barbara’s Solid State Lighting & Energy Electronics Center (SSLEEC) e le società associate. I ricercatori stanno sviluppando LED ultravioletti che hanno la capacità di decontaminare le superfici – e potenzialmente l’aria e l’acqua – che sono venute a contatto con il virus SARS-CoV-2. Una delle principali applicazioni riguarda le situazioni mediche: la disinfezione dei dispositivi di protezione individuale, superfici, pavimenti, all’interno dei sistemi HVAC, eccetera. Esiste già un piccolo mercato per i prodotti di disinfezione UV-C in contesti medici. In effetti, molta attenzione negli ultimi tempi si è rivolta al potere della luce ultravioletta per inattivare il nuovo coronavirus. Come tecnologia, la disinfezione con luce ultravioletta esiste da un po’ di tempo. E mentre l’efficacia pratica su larga scala contro la diffusione di SARS-CoV-2 deve ancora essere dimostrata, la luce UV mostra molte promesse: la società SSLEEC Seoul Semiconductor all’inizio di aprile ha riportato una “sterilizzazione del 99,9% del coronavirus (COVID-19) in 30 secondi” con i suoi prodotti a LED UV. La loro tecnologia è attualmente in fase di adozione per uso automobilistico, in lampade a LED UV che sterilizzano l’interno di veicoli. Vale la pena notare che non tutte le lunghezze d’onda UV sono uguali. L’UV-A e l’UV-B – i tipi che abbiamo molto qui sulla Terra “per gentile concessione del Sole” – hanno usi importanti, ma il raro UV-C è la luce ultravioletta scelta per purificare l’aria e l’acqua e per inattivare i microbi. Questi possono essere generati solo attraverso processi artificiali. La luce UV-C nell’intervallo 260 – 285 nm più rilevante per le attuali tecnologie di disinfezione è anche dannosa per la pelle umana, quindi per ora è utilizzata principalmente in applicazioni in cui non è presente nessuno al momento della disinfezione. In effetti, l’Organizzazione Mondiale della Sanità mette in guardia contro l’uso di lampade per la disinfezione a raggi ultravioletti per disinfettare le mani o altre aree della pelle – anche una breve esposizione alla luce UV-C può causare ustioni e danni agli occhi. Prima che la pandemia COVID-19 acquisisse slancio globale, gli scienziati dei materiali di SSLEEC stavano già lavorando per promuovere la tecnologia LED UV-C. Questa area dello spettro elettromagnetico è una frontiera relativamente nuova per l’illuminazione a stato solido; La luce UV-C è più comunemente generata dalle lampade al vapore di mercurio e, sono necessari molti progressi tecnologici affinché il LED UV raggiunga il suo potenziale in termini di efficienza, costo, affidabilità e durata. In una lettera pubblicata sulla rivista ACS Photonics, i ricercatori hanno riportato un metodo più elegante per fabbricare LED di alta qualità ultravioletti profondi (UV-C) che prevede il deposito di un film di nitruro di gallio e alluminio (AlGaN) in lega semiconduttrice su un substrato di carburo di silicio (SiC) – un allontanamento dal substrato di zaffiro più utilizzato. L’uso del carburo di silicio come substrato consente una crescita più efficiente ed economica del materiale semiconduttore UV-C di alta qualità rispetto all’uso dello zaffiro. Ciò è dovuto alla stretta corrispondenza delle strutture atomiche dei materiali. Come regola generale, più strutturalmente simili (in termini di struttura del cristallo atomico) sono il substrato e il film, più è facile ottenere un’alta qualità del materiale. Migliore è la qualità, migliore è l’efficienza e le prestazioni del LED. Lo zaffiro è strutturalmente diverso e la produzione di materiale senza difetti e disallineamenti spesso richiede passaggi aggiuntivi complicati. Il carburo di silicio non è una combinazione perfetta, ma consente un’alta qualità senza la necessità di costosi metodi aggiuntivi. Inoltre, il carburo di silicio è molto meno costoso del substrato di nitruro di alluminio “ideale”, il che lo rende più favorevole alla produzione di massa. La disinfezione dell’acqua ad azione rapida era tra le principali applicazioni che i ricercatori avevano in mente mentre stavano sviluppando la loro tecnologia LED UV-C; la durata, l’affidabilità e il fattore di forma ridotto dei diodi cambierebbero il gioco nelle aree meno sviluppate del mondo in cui non è disponibile acqua pulita. L’emergere della pandemia COVID-19 ha aggiunto un’altra dimensione. Mentre il mondo corre per trovare vaccini, terapie e cure per la malattia, la disinfezione, la decontaminazione e l’isolamento sono le poche armi che dobbiamo difenderci e le soluzioni dovranno essere implementate in tutto il mondo. Oltre a UV-C per scopi di risanamento dell’acqua, la luce UV-C potrebbe essere integrata in sistemi che si accendono quando non è presente nessuno. Ciò fornirebbe un modo conveniente, privo di sostanze chimiche e conveniente per disinfettare gli spazi pubblici, al dettaglio, personali e medici. Per il momento, tuttavia, è un gioco di pazienza, poiché i ricercatori aspettano la pandemia. La ricerca presso l’UC Santa Barbara è rallentata fino a ridursi per ridurre al minimo il contatto da persona a persona. I loro prossimi passi, una volta riprese le attività di ricerca presso UCSB, è di continuare il loro lavoro sul miglioramento della piattaforma AlGaN/SiC per produrre, si spera, gli emettitori di luce UV-C più efficienti al mondo.

Daniele Corbo

Bibliografia: “AlGaN Deep-Ultraviolet Light-Emitting Diodes Grown on SiC Substrates”. by Burhan K. SaifAddin, Abdullah S. Almogbel, Christian J. Zollner, Feng Wu, Bastien Bonef, Michael Iza, Shuji Nakamura, Steven P. DenBaars, James S. Speck. ACS Photonics

Immagine: The image is credited to UC Santa Barbara

5 commenti Aggiungi il tuo

  1. silviadeangelis40d ha detto:

    Articolo molto interessante, che condivido sul mio profilo facebbok.
    Un caro saluto,silvia

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    1. Grazie mille Silvia. Un abbraccio

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      1. silviadeangelis40d ha detto:

        Serena sera per te

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  2. Le perle di R. ha detto:

    Sarebbero molto utili con i tempi che corrono.

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    1. Soprattutto per poter ritornare alla normalità

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