طور العلماء مصباح LED جديد للأشعة فوق البنفسجية البعيدة يمكنه قتل البكتيريا والفيروسات مع كونه غير ضار بالبشر.

يمكن لمصباح LED قوي أن يعقم الأسطح بفعالية مع الحفاظ على سلامته للأشخاص. صمم علماء الفيزياء في معهد ريكين الياباني مصباح LED فعالاً يكون قاتلاً للكائنات الدقيقة والفيروسات لكنه آمن للبشر. يوماً ما، قد يساعد الدول على الخروج من ظلال الأوبئة عن طريق قتل مسببات الأمراض في الغرف المزدحمة بالناس.

معظم مصابيح الليد تصدر ضوءًا مرئيًا، لكن علماء الفيزياء في معهد ريكين ابتكروا مصباح ليد يصدر في نطاق ضيق من الأشعة فوق البنفسجية البعيدة، وهو آمن للبشر لكنه قاتل للفيروسات والبكتيريا.

مصابيح التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية فعالة للغاية ضد البكتيريا والفيروسات. في الواقع، تُستخدم غالبًا في المستشفيات لتعقيم الأسطح والأدوات الطبية. يمكن بناء هذا النوع من المصابيح باستخدام الليد، مما يجعلها موفرة للطاقة. ومع ذلك، فإن الأشعة فوق البنفسجية التي ينتجها هذه الليد ضمن نطاق معين تضر بالحمض النووي، وبالتالي لا يمكن استخدامها حول الأشخاص. يبحث الباحثون عن تطوير ليدي فعالة تصدر في نطاق ضيق من الأشعة فوق البنفسجية البعيدة، يبدو أنها توفر تعقيمًا جيدًا وأمانًا للبشر.

مصابيح الليد المعقمة التي تعمل بدون أشخاص عادة ما تكون مصنوعة من الألومنيوم والغالسيوم والنيتروجين. من خلال زيادة كمية الألومنيوم الموجودة فيها، يمكن تعديل هذه الليد لتعمل في مناطق الطول الموجي الآمنة للبشر. تم استخدام هذه الطريقة سابقًا، لكنها أدت إلى انخفاض كبير في الطاقة.

为了解决这个问题，理化学研究所量子光学装置实验室的三位物理学家Masafumi Jo（定昌史）、Yuri Itokazu（糸数雄吏）和Hideki Hirayama（平山秀樹）创造了一种设计更复杂的LED。他们将多层铝夹在一起，每层铝的比例略有不同。此外，在一些层中，他们还添加了微量的硅或镁。

هذا يخلق فعليًا عائقًا للإلكترونات، مما يعيق حركتها عبر المادة ويبقيها محاصرة في مناطق معينة لفترات أطول. هذا يؤدي إلى زيادة انبعاث الضوء من الجهاز وتقليل امتصاص الضوء.

استخدم الفريق محاكاة بالحاسوب لنمذجة جميع التأثيرات الممكنة للمساعدة في تحديد التصميم المثالي. كان التحكم الدقيق في سمك كل طبقة هو أكبر تحدي تجريبي. حصلوا في النهاية على مصباح LED يعمل في نطاق الأشعة فوق البنفسجية البعيدة، بقدرة خرج أعلى بحوالي عشرة أضعاف من أفضل قيمة سابقة لديهم.

جائحة كوفيد-19 جلبت وعياً جديداً بأهمية القدرة على القضاء على الفيروسات والكائنات الدقيقة على الأسطح. قال دينغ تشانغ شي: "نعتقد أن اكتشافاتنا وتقنياتنا ستكون مفيدة جداً في حماية المجتمع من هذه الجائحة والجوائح المستقبلية."

أضاف أن فريقاً مكوناً من ثلاثة أفراد سيبذل قصارى جهده لتحسين أداء الـ LED الخاص بهم، وهو منتج لا يزال لديه مجال كبير للتحسين من حيث طاقة الخرج وكفاءة الطاقة.

المصدر: cnBeta