Matando coronavírus com luz ultravioleta dispositivo portátil pode ser viável

Existem dois métodos vulgarmente utilizados para esterilizar e desinfectar as áreas de bactérias e vírus, substâncias químicas ou a exposição à radiação ultravioleta. A radiação UV é no intervalo de 200 a 300 nanómetros e conhecida para destruir o vírus, fazendo com que o vírus incapaz de se reproduzir e infectar. adopção generalizada desta abordagem UV eficiente é muito procurada durante a pandemia atual, mas requer fontes de radiação UV que emitem suficientemente altas doses de luz UV. Embora os dispositivos com estas doses elevadas existem actualmente, a fonte de radiação UV é tipicamente uma lâmpada de descarga de gás que contém mercúrio caro, que exige alta potência, tem um tempo de vida relativamente curto, e é volumoso.

A solução é desenvolver alta performance, emissores de luz UV diodos, o que seria muito mais portátil, de longa duração, energia eficiente e ambientalmente benigna. Embora existam esses LEDs, aplicando uma corrente a eles, para emissão de luz é complicada pelo fato de que o material de eletrodo também tem de ser transparente à luz ultravioleta.

"Você tem que garantir uma dose de luz UV suficiente para matar todos os vírus", disse Roman Engel-Herbert, Penn State professor associado de ciência dos materiais, física e química. "Isto significa que você precisa de um LED que emite uma alta intensidade de luz UV, que está actualmente limitada pelo material eletrodo transparente sendo usado UV de alta performance."

Enquanto encontrar materiais de eletrodos transparentes que operam no espectro visível para displays, smartphones e iluminação LED é um problema de longa data, o desafio é ainda mais difícil para a luz ultravioleta.

"Não há atualmente nenhuma solução boa para um eletrodo de UV-transparente", disse Joseph Roth, doutorando em Ciência dos Materiais e Engenharia da Penn State. "Neste momento, a solução de material atual comumente empregado para aplicação de luz visível é usado apesar de ser muito absorvente na faixa UV. Não há simplesmente nenhuma boa escolha de material para um material condutor de UV-transparente que foi identificado."

Encontrar um novo material com a composição certa é a chave para o avanço desempenho LED UV. A equipe de Penn State, em colaboração com materiais teóricos da Universidade de Minnesota, reconhecido desde cedo que a solução para o problema pode ser encontrado em uma nova classe recentemente descoberta de condutores transparentes. Quando as previsões teóricas apontou para o niobato de estrôncio material, os pesquisadores estendeu a mão para os seus colaboradores japoneses para obtenção de filmes niobato de estrôncio e imediatamente testado seu desempenho como UV condutores transparentes. Enquanto esses filmes realizada a promessa das previsões teóricas, os pesquisadores precisavam de um método de deposição de integrar esses filmes de uma forma escalável.

"Nós imediatamente tentou crescer esses filmes usando a técnica cinematográfica crescimento padrão amplamente adotado na indústria, chamada sputtering", disse Roth. "Fomos bem sucedidos."

Este é um passo crítico para a maturação tecnologia que faz com que seja possível integrar este novo material em LEDs UV a baixo custo e elevada quantidade. E ambos Engel-Herbert e Roth acredita que isto é necessário durante esta crise.

"Enquanto nossa primeira motivação no desenvolvimento de UV condutores transparentes era construir uma solução económica para desinfecção de água, agora percebemos que esta descoberta da descoberta potencialmente oferece uma solução para desativar COVID-19 em aerossóis que podem ser distribuídos em sistemas de climatização de edifícios," Roth explica. Outras áreas de aplicação para desinfecção de vírus são densamente e freqüentemente áreas povoadas, tais como teatros, arenas esportivas e veículos de transporte público, como ônibus, metrôs e aviões.

Os seus resultados aparecem online hoje (1 de junho) na publicação Nature Grupo de Física Communications. Os co-autores juntamente com Roth e Engel-Herbert são Yoonsang Park, Alexej Pogrebnyakov e Venkatraman Gopalan da Penn State; Daichi Oka, da Universidade de Tohoku; Yasushi Hirose e Tetsuya Hasegawa, da Universidade de Tóquio; e Arpita Paul e Turan Birol, da Universidade de Minnesota. O documento, intitulado "SrNbO3 como um condutor transparente no espectro visível e ultravioleta," é acessível on-line sem nenhum custo.

O National Science Foundation através do programa DMREF e um graduado Research Fellowship, bem como a Sociedade Japonesa para a Promoção do programa Ciência KAKENHI apoiaram este trabalho.

fonte: 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>.