En personlig, handenhet som avger högintensivt ultraviolett ljus för att desinficera områden genom att döda det nya coronaviruset är nu möjligt, enligt forskare vid Penn State, University of Minnesota och två japanska universitet.

Det finns två vanliga metoder för att sanera och desinficera områden från bakterier och virus - kemikalier eller exponering för ultraviolett strålning. UV -strålningen ligger i området 200 till 300 nanometer och är känt för att förstöra viruset, gör viruset oförmöget att reproducera och infektera. Utbredd användning av denna effektiva UV -metod är mycket efterfrågad under den pågående pandemin, men det kräver UV -strålningskällor som avger tillräckligt höga doser UV -ljus. Medan enheter med dessa höga doser för närvarande finns, UV-strålningskällan är vanligtvis en dyr kvicksilverhaltig gasurladdningslampa, som kräver hög effekt, har en relativt kort livslängd, och är skrymmande.

Lösningen är att utveckla högpresterande, UV -ljusdioder, som skulle vara mycket mer bärbar, långvarig, energieffektiv och miljövänlig. Medan dessa lysdioder finns, att applicera en ström på dem för ljusemission kompliceras av det faktum att elektrodmaterialet också måste vara transparent för UV -ljus.

"Du måste säkerställa en tillräcklig UV -ljusdos för att döda alla virus, "sade Roman Engel-Herbert, Penn State docent i materialvetenskap, fysik och kemi. "Det betyder att du behöver en högpresterande UV-LED som avger en hög intensitet av UV-ljus, som för närvarande begränsas av det transparenta elektrodmaterialet som används. "

Medan man hittar transparenta elektrodmaterial som fungerar i det synliga spektrumet för skärmar, smartphones och LED-belysning är ett långvarigt problem, utmaningen är ännu svårare för ultraviolett ljus.

"Det finns för närvarande ingen bra lösning för en UV-transparent elektrod, "sa Joseph Roth, doktorand i materialvetenskap och teknik vid Penn State. "Just nu, den nuvarande materiallösningen som vanligtvis används för applicering av synligt ljus används trots att den är för absorberande i UV -området. Det finns helt enkelt inget bra materialval för ett UV-transparent ledarmaterial som har identifierats. "

Att hitta ett nytt material med rätt komposition är nyckeln till att förbättra UV LED -prestanda. Penn State -teamet, i samarbete med materialteoretiker från University of Minnesota, insåg tidigt att lösningen på problemet kan hittas i en nyligen upptäckt ny klass av transparenta ledare. När teoretiska förutsägelser pekade på materialet strontiumniobat, forskarna tog kontakt med sina japanska samarbetspartners för att skaffa strontiumniobatfilmer och testade omedelbart deras prestanda som UV -transparenta ledare. Medan dessa filmer höll löftet om de teoretiska förutsägelserna, forskarna behövde en deponeringsmetod för att integrera dessa filmer på ett skalbart sätt.

"Vi försökte omedelbart odla dessa filmer med den vanliga filmtillväxttekniken som allmänt används inom industrin, kallas förstoftning, "Roth sa." Vi lyckades. "

Detta är ett kritiskt steg mot teknikmognad som gör det möjligt att integrera detta nya material i UV -lysdioder till låg kostnad och hög kvantitet. Och både Engel-Herbert och Roth anser att detta är nödvändigt under denna kris.

"Medan vår första motivation för att utveckla UV -transparenta ledare var att bygga en ekonomisk lösning för vattendesinfektion, vi inser nu att denna banbrytande upptäckt potentiellt erbjuder en lösning för att inaktivera COVID-19 i aerosoler som kan distribueras i HVAC-system i byggnader, "Roth förklarar. Andra tillämpningsområden för virusdesinfektion är tätt och ofta befolkade områden, som teatrar, sportarenor och kollektivtrafikfordon som bussar, tunnelbanor och flygplan.