Un personale, un dispositivo portatile che emette luce ultravioletta ad alta intensità per disinfettare le aree uccidendo il nuovo coronavirus è ora fattibile, secondo i ricercatori della Penn State, l'Università del Minnesota e due università giapponesi.

Esistono due metodi comunemente impiegati per disinfettare e disinfettare le aree da batteri e virus:sostanze chimiche o esposizione alle radiazioni ultraviolette. La radiazione UV è compresa tra 200 e 300 nanometri ed è nota per distruggere il virus, rendendo il virus incapace di riprodursi e infettare. L'adozione diffusa di questo efficiente approccio UV è molto richiesta durante l'attuale pandemia, ma richiede sorgenti di radiazioni UV che emettano dosi sufficientemente elevate di luce UV. Sebbene attualmente esistano dispositivi con queste dosi elevate, la sorgente di radiazioni UV è tipicamente una costosa lampada a scarica di gas contenente mercurio, che richiede una potenza elevata, ha una durata relativamente breve, ed è ingombrante.

La soluzione è sviluppare alte prestazioni, Diodi emettitori di luce UV, che sarebbe molto più portatile, di lunga durata, efficiente dal punto di vista energetico e rispettoso dell'ambiente. Mentre questi LED esistono, l'applicazione di una corrente per l'emissione di luce è complicata dal fatto che anche il materiale dell'elettrodo deve essere trasparente alla luce UV.

"Devi garantire una dose di luce UV sufficiente per uccidere tutti i virus, " disse Roman Engel-Herbert, Professore associato di scienza dei materiali alla Penn State, fisica e chimica. "Ciò significa che è necessario un LED UV ad alte prestazioni che emetta un'elevata intensità di luce UV, che è attualmente limitato dal materiale dell'elettrodo trasparente utilizzato."

Durante la ricerca di materiali per elettrodi trasparenti che operano nello spettro visibile per i display, smartphone e illuminazione a LED sono un problema di vecchia data, la sfida è ancora più difficile per la luce ultravioletta.

"Attualmente non esiste una buona soluzione per un elettrodo trasparente ai raggi UV, " disse Joseph Roth, dottorando in Scienza e Ingegneria dei Materiali presso la Penn State. "Proprio adesso, viene utilizzata l'attuale soluzione di materiale comunemente impiegata per l'applicazione della luce visibile nonostante sia troppo assorbente nella gamma UV. Semplicemente non esiste una buona scelta di materiale per un materiale conduttore trasparente ai raggi UV che è stato identificato".

Trovare un nuovo materiale con la giusta composizione è la chiave per migliorare le prestazioni dei LED UV. La squadra di Penn State, in collaborazione con i teorici dei materiali dell'Università del Minnesota, riconosciuto presto che la soluzione al problema potrebbe essere trovata in una nuova classe di conduttori trasparenti scoperta di recente. Quando le previsioni teoriche indicavano il materiale niobato di stronzio, i ricercatori hanno contattato i loro collaboratori giapponesi per ottenere pellicole di niobato di stronzio e hanno immediatamente testato le loro prestazioni come conduttori trasparenti ai raggi UV. Mentre questi film mantenevano la promessa delle previsioni teoriche, i ricercatori avevano bisogno di un metodo di deposizione per integrare questi film in modo scalabile.

"Abbiamo subito cercato di far crescere questi film utilizzando la tecnica standard di crescita del film ampiamente adottata nell'industria, chiamato sputtering, " ha detto Roth. "Abbiamo avuto successo."

Questo è un passo fondamentale verso la maturazione della tecnologia che consente di integrare questo nuovo materiale nei LED UV a basso costo e ad alta quantità. E sia Engel-Herbert che Roth credono che questo sia necessario durante questa crisi.

"Mentre la nostra prima motivazione nello sviluppo di conduttori trasparenti UV era quella di costruire una soluzione economica per la disinfezione dell'acqua, ora ci rendiamo conto che questa scoperta rivoluzionaria offre potenzialmente una soluzione per disattivare il COVID-19 negli aerosol che potrebbero essere distribuiti nei sistemi HVAC degli edifici, " Spiega Roth. Altre aree di applicazione per la disinfezione dei virus sono aree densamente e frequentemente popolate, come teatri, arene sportive e mezzi di trasporto pubblico come autobus, metropolitane e aerei.