Luister naar dit ArtikelVolgens onderzoekers van de Penn State, de University of Minnesota en twee Japanse universiteiten is een persoonlijk handheld-apparaat dat ultraviolet licht met hoge intensiteit uitzendt om gebieden te desinfecteren door het nieuwe coronavirus te doden, nu haalbaar.
Steun World Unity: alleen via uw maandelijks of eenmalige gift kunnen we de website draaiende houden en de leugens aanpakken. Deze steun is keihard nodig in deze zware economische tijden. Klik hier om te Doneren
Er zijn twee veelgebruikte methoden om gebieden te reinigen en te desinfecteren tegen bacteriën en virussen: chemicaliën of blootstelling aan ultraviolette straling. De UV-straling ligt in het bereik van 200 tot 300 nanometer en staat erom bekend het virus te vernietigen, waardoor het virus niet in staat is zich voort te planten en te infecteren. Er is veel vraag naar deze efficiënte UV-benadering tijdens de huidige pandemie, maar er zijn UV-stralingsbronnen nodig die voldoende hoge doses UV-licht uitstralen. Hoewel er momenteel apparaten met deze hoge doses bestaan, is de UV-stralingsbron typisch een dure kwikhoudende gasontladingslamp, die een hoog vermogen vereist, een relatief korte levensduur heeft en omvangrijk is.
De oplossing is het ontwikkelen van hoogwaardige, UV-lichtgevende dioden, die veel draagbaarder, langduriger, energiezuiniger en milieuvriendelijker zouden zijn. Hoewel deze LED’s bestaan, wordt het aanbrengen van een stroom voor lichtemissie gecompliceerd door het feit dat het elektrodemateriaal ook transparant moet zijn voor UV-licht.
“Je moet zorgen voor een voldoende dosis UV-licht om alle virussen te doden”, zegt Roman Engel-Herbert, universitair hoofddocent materiaalkunde, natuurkunde en scheikunde aan Penn State. “Dit betekent dat u een hoogwaardige UV-LED nodig heeft die een hoge intensiteit van UV-licht uitstraalt, wat momenteel wordt beperkt door het transparante elektrodemateriaal dat wordt gebruikt.”
Hoewel het vinden van transparante elektrodematerialen die werken in het zichtbare spectrum voor beeldschermen, smartphones en LED-verlichting een al lang bestaand probleem is, is de uitdaging voor ultraviolet licht zelfs nog moeilijker.
“Er is momenteel geen goede oplossing voor een UV-transparante elektrode”, zegt Joseph Roth, promovendus in Materials Science and Engineering bij Penn State. “Op dit moment wordt de huidige materiaaloplossing gebruikt die gewoonlijk wordt gebruikt voor het aanbrengen van zichtbaar licht, ondanks dat het te absorberend is in het UV-bereik. Er is simpelweg geen goede materiaalkeuze voor een geïdentificeerd UV-transparant geleidermateriaal. ”
Het vinden van een nieuw materiaal met de juiste samenstelling is essentieel om de UV-led-prestaties te verbeteren. Het Penn State-team, in samenwerking met materiaaltheoretici van de Universiteit van Minnesota, erkende al vroeg dat de oplossing voor het probleem mogelijk te vinden zou zijn in een recent ontdekte nieuwe klasse van transparante geleiders. Toen theoretische voorspellingen wezen op het materiaal strontium niobate, namen de onderzoekers contact op met hun Japanse medewerkers om strontium niobate-films te verkrijgen en testten ze onmiddellijk hun prestaties als UV-transparante geleiders. Hoewel deze films de belofte van de theoretische voorspellingen inhielden, hadden de onderzoekers een depositiemethode nodig om deze films op een schaalbare manier te integreren.
“We hebben onmiddellijk geprobeerd deze films te laten groeien met de standaard filmgroeitechniek die algemeen wordt toegepast in de industrie, genaamd sputteren,” zei Roth. ‘We zijn geslaagd.’
Dit is een cruciale stap in de richting van technologische rijping die het mogelijk maakt om dit nieuwe materiaal tegen lage kosten en grote hoeveelheden in UV-LED’s te integreren. En zowel Engel-Herbert als Roth zijn van mening dat dit tijdens deze crisis nodig is.
“Hoewel onze eerste motivatie bij het ontwikkelen van UV-transparante geleiders was om een economische oplossing voor waterdesinfectie te bouwen, beseffen we nu dat deze baanbrekende ontdekking mogelijk een oplossing biedt om COVID-19 te deactiveren in aërosolen die kunnen worden gedistribueerd in HVAC-systemen van gebouwen,” Roth legt uit. Andere toepassingsgebieden voor virusdesinfectie zijn dichtbevolkte en vaak bevolkte gebieden, zoals theaters, sportarena’s en voertuigen voor openbaar vervoer zoals bussen, metro’s en vliegtuigen.
Bronnen:
