Abtöten corona mit Hand ultraviolettem Licht Vorrichtung kann machbar sein

Es gibt zwei üblicherweise verwendete Verfahren zur Desinfektion und zu desinfizierendem Bereich von Bakterien und Viren, Chemikalien oder ultravioletter Strahlung ausgesetzt werden. Die UV-Strahlung ist in dem 200 bis 300 Nanometer-Bereich und bekannt ist, das Virus zu zerstören, so dass das Virus nicht in der Lage zu reproduzieren und zu infizieren. Die weit verbreitete Annahme dieses effizienten UV-Ansatzes ist sehr gefragt in der aktuellen Pandemie, aber es erfordert UV-Strahlungsquellen, dass emit ausreichend hohen Dosen von UV-Licht. Während Geräte mit diesen hohen Dosen zur Zeit existieren, ist die UV-Strahlungsquelle typischerweise eine teure quecksilberhaltige Gasentladungslampe, die eine hohe Leistung benötigt, hat eine relativ kurze Lebensdauer und ist sperrig.

Die Lösung ist leistungsstark, UV-Leuchtdioden zu entwickeln, das weit mehr tragbar, langlebige, energieeffizient und umweltfreundlich wäre. Während diese LEDs vorhanden sind, wird ein Strom, um sie für die Lichtemission der Anwendung durch die Tatsache erschwert, dass das Elektrodenmaterial auch für UV-Licht transparent sein muss.

„Sie haben eine ausreichende UV-Lichtdosis, um sicherzustellen, alle Viren zu töten“, sagte Roman Engel-Herbert, Penn State Associate Professor für Materialwissenschaften, Physik und Chemie. „Das bedeutet, benötigen Sie ein Hochleistungs-UV-LED mit einer hohen Intensität von UV-Licht zu emittieren, die derzeit durch das transparente Elektrodenmaterial beschränkt verwendet wird.“

Während der Suche nach transparenten Elektrodenmaterialien im sichtbaren Spektrum für Displays, Smartphones und LED-Beleuchtung ist ein seit langem bestehendes Problem arbeiten, ist die Herausforderung noch schwieriger für UV-Licht.

„Es gibt derzeit keine gute Lösung für eine UV-transparente Elektrode“, sagte Joseph Roth, Doktorandin in Materials Science and Engineering an der Penn State. „Im Moment ist die aktuelle Materiallösung üblicherweise für sichtbare Licht Anwendung eingesetzt wird, obwohl es auch verwendet wird, im UV-Bereich absorbierte. Es gibt einfach keine gute Materialwahl für ein UV-transparentes Leitermaterial, das identifiziert wurde.“

ein neues Material mit der richtigen Zusammensetzung zu finden, ist der Schlüssel UV LED Leistung voran. Die Penn State Team in Zusammenarbeit mit Material Theoretikern von der University of Minnesota, erkannte frühzeitig, dass die Lösung für das Problem könnte in einer kürzlich entdeckte neue Klasse von transparentem Leiter gefunden werden. Wenn theoretische Vorhersagen zu dem Material Strontium-Niobat zeigten, erreichten die Forscher ihre japanischen Kollaborateure aus Strontium-Niobat-Filme zu erhalten und sofort ihre Leistung als UV-transparentem Leiter getestet. Während diese Filme das Versprechen der theoretischen Vorhersagen gehalten, mussten die Forscher ein Abscheidungsverfahren, diese Filme in einer skalierbaren Art und Weise zu integrieren.

„Wir haben sofort versucht, diese Filme zu wachsen mit der Standard-Film-Wachstumstechnik in der Industrie häufig angenommen, die so genannte Sputtering“, sagte Roth. „Wir waren erfolgreich.“

Dies ist ein entscheidender Schritt in Richtung Technologie Reifung, die es ermöglichen die Integration dieses neuen Materials in den UV-LEDs mit geringen Kosten und hoher Quantität macht. Und beiden Engel-Herbert und Roth glauben, dass dies in der Krise notwendig ist.

„Während unsere erste Motivation UV transparenten Leiters in der Entwicklung war eine wirtschaftliche Lösung für die Wasserdesinfektion zu bauen, erkennen wir nun, dass dieser Durchbruch Entdeckung möglicherweise eine Lösung bietet COVID-19 in Aerosolen zu deaktivieren, die in RLT-Anlagen von Gebäuden verteilt werden könnten,“ Roth erklärt. Weitere Anwendungsgebiete für die Virusdesinfektion sind dicht und häufig besiedelte Gebiete, wie Theater, Sportarenen und öffentliche Verkehrsmittel Fahrzeuge wie Busse, U-Bahnen und Flugzeugen.

Ihre Ergebnisse erscheinen online, heute (1. Juni) in der Natur Gruppe Veröffentlichung Physik Communications. Co-Autoren zusammen mit Roth und Engel-Herbert sind Yoonsang Park, Alexej Pogrebnyakov und Venkatraman Gopalan von der Penn State; Daichi Oka von Tohoku University; Yasushi Hirose und Tetsuya Hasegawa von der Universität Tokyo; und Arpita Paul und Turan Birol von der University of Minnesota. Das Papier mit dem Titel „SrNbO3 als transparenter Leiter im sichtbaren und UV-Spektren,“ ist online zugänglich ohne Aufpreis.

Die National Science Foundation durch das DMREF Programm und ein Graduate Research Fellowship sowie der Japan-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften KAKENHI Programm unterstützt diese Arbeit.

Quelle: Penn State. "Killing coronavirus with handheld ultraviolet light device may be feasible." ScienceDaily. ScienceDaily, 1 June 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200601194140.htm>.