Langt ultrafiolett LED kan drepe bakterier og virus effektivt uten å skade mennesker

En svært effektiv LED som er dødelig for mikrober og virus, men trygg for mennesker, er konstruert av tre RIKEN-fysikere. Det kan en dag hjelpe land å komme ut av skyggene av pandemier ved å drepe patogener i rom fulle av mennesker.

Ultrafiolette bakteriedrepende lamper er ekstremt effektive til å utrydde bakterier og virus, og de brukes rutinemessig på sykehus for å sterilisere overflater og medisinske instrumenter.

Slike lamper kan lages med LED, noe som gjør dem energieffektive. Men disse lysdiodene bruker ultrafiolett lys i et område som skader DNA og dermed ikke kan brukes rundt mennesker. Jakten er i gang for å utvikle effektive lysdioder som skinner lys innenfor et smalt bånd av fjern-ultrafiolett lys som ser ut til å være både gode til å desinfisere og trygge for folk.

Baktedrepende LED-lamper som fungerer i fravær av mennesker er ofte laget av aluminium, gallium og nitrogen. Ved å øke mengden aluminium de inneholder, kan disse lysdiodene modifiseres til å fungere i et bølgelengdeområde som er trygt for mennesker. Men tradisjonelt har dette redusert deres makt dramatisk.

For å komme rundt dette har Masafumi Jo, Yuri Itokazu og Hideki Hirayama, alle ved RIKEN Quantum Optodevice Laboratory, laget en LED med en mer kompleks design. De la sammen flere lag, som hver inneholdt litt forskjellige proporsjoner av aluminium, mens de i noen lag også tilsatte små mengder silisium eller magnesium.

Dette skapte effektivt en hinderløype for elektroner, hindrer deres bevegelse over materialet og fanger dem lenger i visse områder. Dette økte igjen mengden lys som sendes ut av enheten og reduserte mengden den absorberte.

For å hjelpe til med å finne det beste designet brukte teamet datasimuleringer å modellere alle mulige effekter. “Vi dyrket deretter prøver for å se om det var effektivt eller ikke,” sier Jo. Den største eksperimentelle utfordringen var nøyaktig å kontrollere tykkelsen på hvert lag. De skapte en LED som opererer i langt ultrafiolett, med en utgangseffekt nesten ti ganger høyere enn deres tidligere beste.

COVID-19-pandemien brakte en ny bevissthet om viktigheten av å kunne ødelegge virus og mikrober på overflater. “Vi stoler på at våre funn og teknologier vil være svært nyttige for å sikre samfunnet mot denne og fremtidige pandemier,” sier Jo.

Jo legger til at trioen vil strebe etter å forbedre LED-ytelsen ytterligere. – Det er fortsatt mye rom for forbedringer utgangseffekt og strømeffektiviteten,” bemerker han.

Studien deres vises i Anvendt fysikk bokstaver.

---

---