Matar coronavirus con un dispositivo de luz ultravioleta de mano puede ser factible

Hay dos métodos comúnmente empleados para desinfectar y desinfectar zonas de bacterias y virus, productos químicos o exposición a la radiación ultravioleta. La radiación UV está en el rango de 200 a 300 nanómetros y conocido para destruir el virus, por lo que el virus incapaces de reproducirse e infectar. La adopción generalizada de este enfoque UV eficiente es mucho de la demanda durante la pandemia actual, pero requiere fuentes de radiación UV que emiten suficientemente altas dosis de luz UV. Mientras que existen en la actualidad dispositivos con estas dosis altas, la fuente de radiación UV es típicamente una lámpara de descarga de gas que contiene mercurio caro, que requiere alta potencia, tiene una vida útil relativamente corta, y es voluminoso.

La solución es el desarrollo de alto rendimiento, que emiten luz UV diodos, lo cual sería mucho más fáciles de transportar y de larga duración, la energía eficiente y ambientalmente benigna. Si bien existen estos LEDs, la aplicación de una corriente a ellos para la emisión de luz se complica por el hecho de que el material del electrodo también tiene que ser transparente a la luz UV.

"Usted tiene que asegurarse una dosis de luz UV suficiente para matar todos los virus", dijo Romano Engel-Herbert, profesor asociado de la Universidad Estatal de Pensilvania ciencia de los materiales, la física y la química. "Esto significa que necesita una lámpara UV de alto rendimiento LED que emite una alta intensidad de la luz UV, que actualmente está limitada por el material de electrodo transparente que se utiliza."

Mientras encontrando materiales de electrodo transparentes que operan en el espectro visible para pantallas, teléfonos inteligentes y la iluminación LED es un problema de larga data, el reto es aún más difícil para la luz ultravioleta.

"Actualmente no existe una buena solución para un electrodo transparente al UV," dijo Joseph Roth, estudiante de doctorado en Ciencia de los Materiales e Ingeniería de la Universidad Estatal de Pensilvania. "En este momento, la solución actual material comúnmente empleado para la aplicación de la luz visible se utiliza a pesar de ser demasiado absorber en el rango UV. Simplemente no hay buena elección de material para un material conductor transparente al UV que ha sido identificado."

Encontrar un nuevo material con la composición adecuada es clave para avanzar en el rendimiento del LED UV. El equipo de Penn State, en colaboración con los materiales teóricos de la Universidad de Minnesota, reconocido desde el principio que la solución para el problema podría encontrarse en una nueva clase recién descubierta de conductores transparentes. Cuando las predicciones teóricas señalaron la niobato de estroncio materiales, los investigadores llegaron a sus colaboradores japoneses para obtener películas de niobato de estroncio y de inmediato probaron su desempeño como conductores transparentes UV. Si bien estas películas llevan a cabo la promesa de las predicciones teóricas, los investigadores necesitaban un método de deposición de integrar estas películas de una manera escalable.

"Tratamos de inmediato cultivar estas películas utilizando la técnica de crecimiento de la película estándar ampliamente adoptado en la industria, la llamada pulverización catódica", dijo Roth. "Hemos tenido éxito."

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

"Si bien nuestra primera motivación en el desarrollo de los conductores transparentes UV era construir una solución económica para la desinfección del agua, ahora nos damos cuenta de que este descubrimiento revolucionario potencialmente ofrece una solución para desactivar COVID-19 en aerosoles que podrían ser distribuido en los sistemas de climatización de edificios," Roth explica. Otras áreas de aplicación para la desinfección de virus están densamente pobladas y con frecuencia áreas, tales como teatros, estadios deportivos y vehículos de transporte público, como autobuses, metros y aviones.

Sus hallazgos aparecen en línea hoy (1 de junio) en la publicación Nature Physics Group Comunicaciones. Los co-autores, 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; Arpita y Pablo y Turan Birol de la Universidad de Minnesota. El documento, titulado "SrNbO3 como conductor transparente en el espectro visible y ultravioleta," es accesible en línea sin cargo.

La Fundación Nacional de Ciencia a través del programa DMREF y una beca de investigación de Posgrado, así como la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia KAKENHI programa apoya este trabajo.

fuente: 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>.