La forma più oscura di luce ultravioletta, noto come UV-C, è unico per la sua reputazione di killer – di organismi nocivi.

Con lunghezze d'onda comprese tra 200 e 280 nanometri, questa particolare forma di luce UV penetra nelle membrane dei virus, batteri, muffe e acari della polvere, attaccando il loro DNA e uccidendoli. La sanificazione con luce UV-C esiste da più di 100 anni, in seguito alla scoperta di Niels Finsen della luce UV come antidoto alla tubercolosi, che valse al medico faroese-danese il premio Nobel per la medicina nel 1903.

Attualmente, la maggior parte delle lampade UV profonde sono a base di mercurio. Rappresentano una minaccia per l'ambiente, e sono ingombranti e inefficienti. Un gruppo di ricerca della Cornell guidato da Huili (Grace) Xing e Debdeep Jena, insieme a collaboratori dell'Università di Notre Dame, ha segnalato progressi nella creazione di un più piccolo, alternativa più ecologica.

Utilizzando sottili monostrati atomicamente controllati di nitruro di gallio (GaN) e nitruro di alluminio (AlN) come regioni attive, il gruppo ha dimostrato la capacità di produrre emissioni UV profonde con un diodo a emissione di luce (LED) tra le lunghezze d'onda di 232 e 270 nanometri. La loro emissione di 232 nanometri rappresenta la lunghezza d'onda registrata più corta utilizzando GaN come materiale che emette luce. Il record precedente era di 239 nanometri, da un gruppo in Giappone.

"LED UV profondi a 232-270 nm coltivati ​​in MBE utilizzando eterostrutture quantistiche binarie sottili monostrato GaN/AlN" è stato pubblicato online il 27 gennaio in Lettere di fisica applicata .

Ricercatore post-dottorato SM (Moudud) Islam, l'autore principale, ha dichiarato:"La luce UV-C è molto attraente perché può distruggere il DNA delle specie che causano malattie infettive, che causano la contaminazione dell'acqua e dell'aria."

Una delle principali sfide con i LED ultravioletti è l'efficienza, che viene misurata in tre aree:efficienza di iniezione – la proporzione di elettroni che passano attraverso il dispositivo che vengono iniettati nella regione attiva; efficienza quantica interna (IQE) – la proporzione di tutti gli elettroni nella regione attiva che producono fotoni o luce UV; ed efficienza di estrazione della luce:la proporzione di fotoni generati nella regione attiva che possono essere estratti dal dispositivo e sono effettivamente utili.

"Se hai il 50 percento di efficienza in tutti e tre i componenti... moltiplicali tutti e ottieni un ottavo, "Ha detto l'Islam. "Sei già sceso al 12 percento di efficienza".

Nella gamma degli UV profondi, tutti e tre i fattori di efficienza ne soffrono, ma questo gruppo ha scoperto che utilizzando nitruro di gallio invece del convenzionale nitruro di gallio di alluminio, sia l'IQE che l'efficienza di estrazione della luce sono migliorate.

L'efficienza di iniezione è migliorata attraverso l'uso di uno schema di drogaggio indotto dalla polarizzazione per entrambe le regioni portatrici negative (elettroni) e positive (foro), una tecnica che il gruppo ha esplorato nel lavoro precedente.

Ora che il gruppo ha dimostrato il suo concetto di maggiore efficienza dei LED UV profondi, il suo prossimo compito è confezionarlo in un dispositivo che un giorno potrebbe andare sul mercato. I LED Deep-UV sono utilizzati nella conservazione degli alimenti e nel rilevamento di valute contraffatte, tra l'altro.

Ulteriori studi includeranno il confezionamento sia della nuova tecnologia che delle tecnologie esistenti in dispositivi altrimenti simili, ai fini del confronto.

"In termini di quantificazione dell'efficienza, vogliamo confezionarlo entro i prossimi mesi e testarlo come se fosse un prodotto, e prova a confrontarlo con un prodotto con una delle tecnologie disponibili, " ha detto Jena.