Um pessoal, dispositivo portátil que emite luz ultravioleta de alta intensidade para desinfetar áreas matando o novo coronavírus agora é viável, de acordo com pesquisadores da Penn State, a Universidade de Minnesota e duas universidades japonesas.

Existem dois métodos comumente empregados para higienizar e desinfetar áreas de bactérias e vírus - produtos químicos ou exposição à radiação ultravioleta. A radiação UV está na faixa de 200 a 300 nanômetros e é conhecida por destruir o vírus, tornando o vírus incapaz de se reproduzir e infectar. A adoção generalizada desta abordagem UV eficiente é muito procurada durante a atual pandemia, mas requer fontes de radiação ultravioleta que emitem doses suficientemente altas de luz ultravioleta. Embora existam atualmente dispositivos com essas altas doses, a fonte de radiação UV é normalmente uma lâmpada de descarga de gás contendo mercúrio caro, que requer alta potência, tem uma vida útil relativamente curta, e é volumoso.

A solução é desenvolver alto desempenho, Diodos emissores de luz UV, o que seria muito mais portátil, de longa duração, energia eficiente e ambientalmente benigna. Embora esses LEDs existam, aplicar uma corrente a eles para emissão de luz é complicado pelo fato de que o material do eletrodo também deve ser transparente à luz ultravioleta.

"Você tem que garantir uma dose de luz ultravioleta suficiente para matar todos os vírus, "disse Roman Engel-Herbert, Professor associado de ciência dos materiais da Penn State, física e Quimica. "Isso significa que você precisa de um LED UV de alto desempenho que emita uma alta intensidade de luz UV, que atualmente é limitado pelo material de eletrodo transparente que está sendo usado. "

Ao encontrar materiais de eletrodo transparentes operando no espectro visível para monitores, smartphones e iluminação LED são um problema antigo, o desafio é ainda mais difícil para a luz ultravioleta.

"Atualmente, não há uma boa solução para um eletrodo transparente de UV, "disse Joseph Roth, doutorando em Ciência e Engenharia de Materiais na Penn State. "Agora mesmo, a solução de material atual comumente empregada para aplicação de luz visível é usada apesar de ser muito absorvente na faixa de UV. Simplesmente não existe uma boa escolha de material para um material condutor transparente aos raios ultravioleta que foi identificado. "

Encontrar um novo material com a composição certa é a chave para aprimorar o desempenho do LED UV. A equipe da Penn State, em colaboração com teóricos de materiais da Universidade de Minnesota, reconhecemos desde o início que a solução para o problema pode ser encontrada em uma nova classe de condutores transparentes recentemente descoberta. Quando as previsões teóricas apontaram para o niobato de estrôncio material, os pesquisadores procuraram seus colaboradores japoneses para obter filmes de niobato de estrôncio e imediatamente testaram seu desempenho como condutores transparentes de UV. Embora esses filmes mantivessem a promessa das previsões teóricas, os pesquisadores precisavam de um método de deposição para integrar esses filmes de forma escalonável.

"Nós imediatamente tentamos fazer crescer esses filmes usando a técnica de crescimento de filme padrão amplamente adotada na indústria, chamado de sputtering, "Roth disse." Fomos bem-sucedidos.

Este é um passo crítico para o amadurecimento da tecnologia que possibilita a integração deste novo material em LEDs UV com baixo custo e alta quantidade. E tanto Engel-Herbert quanto Roth acreditam que isso é necessário durante esta crise.

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