مواد و ساخت پیشرفته

محققان دانشگاه کالیفرنیا، در حال توسعه LED های Deep UV به منظور از بین بردن ویروس کرونا از روی سطوح و بررسی کاربردهای احتمالی آن برای تصفیه آب و هوا هستند. UVC طول موج UV است که برای تصفیه هوا، آب و برای غیرفعال کردن میکروب‌ها استفاده می‌شود. برخلاف طول موج‌های UVA و UVB، UVC فقط از طریق فرآیندهای معدنی تولید می‌شود.
دانشمندان دانشکده نورپردازی حالت جامد و مرکز انرژی الکترونیکی دانشگاه کالیفرنیا، در هنگام همه‌گیری COVID- 19، با توجه به تجربه مرتبط با پروژه LED UVC، کاربردهای آن را در مقابله با کرونا پیشنهاد دادند. با توجه به تجربه آن‌ها، با لایه نشانی فیلم نازکی از جنس آلیاژ نیمه‌هادی نیترید گالیم آلومینیوم (AlGaN) بر روی بستر کاربید سیلیکون (SiC)، تولید LED‌های با کیفیت در طول موج UVC، امکان‌پذیر می‌شود. این فعالیت، به منظور بررسی امکان تولید LED‌های با کیفیت در طول موج UVC مبتنی بر زیرلایة کاربید سیلیکون به جای بستر یاقوت توسعه داده شده است. امروزه زیر لایه‌های یاقوت به صورت گسترده برای تولید LED استفاده می‌شوند. در تحقیق حاضر، نشان داده شده است که LED‌های ساخته‌شده بر روی بسترة کاربید سیلیکون، کیفیت و عملکرد بهتری نسبت به ساختارهای رایج دارند. علت این امر، مشابهت مطلوب ساختار اتمی کاربید سیلیکون با AlGaN عنوان شده است. به عنوان یك قاعده كلی، هر چه از نظر ساختار بلوری، بستر و فیلم لایة نازک با یكدیگر شباهت داشته باشند، دستیابی به كیفیت بالاتر در لایه نشانی، آسان‌تر خواهد بود. هرچه کیفیت لایه نشانی بالاتر باشد، بهره‌وری و عملکرد LED نیز بهتر خواهد شد. SiC منجر می‌شود بدون نیاز به روش‌های اضافی و پرهزینه، کیفیت بالا و بهره‌وری بهتری حاصل شود. علاوه بر این، ارزان‌تر شدن بستر در مقایسه با بسترة ایده‌آل نیترید آلومینیوم، این فرایند را از نظر تولید انبوه آسان‌تر می‌کند.
محققان در ابتدا تصور می‌کردند که LED‌های UVC تنها به عنوان ضدعفونی‌کننده قابل حمل آب، با بهره‌وری و سرعت عملکرد بالا شناخته خواهند شد، به ویژه در مناطقی از جهان که آب تمیز، کمیاب است. بیماری همه¬گیر COVID-19 باعث شد تا پتانسیل این فناوری به عنوان یک ضدعفونی‌کننده و از بین برنده ویروس نیز شناخته شود. در این راستا، محققان استفاده از LED‌های UVC به منظور ضدعفونی کردن محیط‌هایی نظیر فضاهای عمومی، مراکز خرید و فروش، منازل مسکونی و پزشکی را پیشنهاد داده‌اند. به این منظور، هنگامی‌که در سازه شخصی حضور ندارد، این دستگاه روشن می‌شود و فرایند ضدعفونی سازی آغاز می‌شود. این روش، کم‌هزینه، ساده و عاری از مواد شیمیایی می‌باشد.
در حال حاضر، بهره‌وری و اثربخشی UVC به منظور از بین بردن و جلوگیری از گسترش کرونا ویروس، نیاز به مطالعات بیشتری دارد. با این حال، سئول Semiconductor، در اوایل آوریل سال 2020 نشان داده است که 99.9 درصد بهره‌وری در ضدعفونی کردن و از بین بردن ویروس کرونا، تنها با تابش به مدت 30 ثانیه، با UVC LED امکان‌پذیر است. فناوری این شرکت برای ضدعفونی کردن فضای داخلی وسایل نقلیه استفاده می‌شود.
به منظور مطالعه بیشتر در مورد فعالیت‌های این گروه تحقیقاتی و خبر یاد شده، لینک‌های زیر پیشنهاد می‌شود.
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsphotonics.9b00600
https://www.photonics.com/Article.aspx?AID=65733&refer=weeklyNewsletter&utm_source=weeklyNewsletter_2020_04_23&utm_medium=email&utm_campaign=weeklyNewsletter&PID=6