Das P3-Labor des Zentrums für Krankheitskontrolle und Prävention der Provinz Jiangsu bestätigt, dass der UVC-Chip SARS-CoV-2 innerhalb von Sekunden inaktiviert

Zwei Studien teilen:

CDC P3-Labor validiert UVC-Chip in Sekunden und inaktiviert SARS-CoV-2

Kürzlich wurde bekannt, dass die von Zhixin Semiconductor (Hangzhou) Co., Ltd., einer Tochtergesellschaft von BeyondSemi, einem weltweit führenden Anbieter von UVC-LED-Chips und Desinfektionsgeräten, gelieferten UVC-LED-Chips in den neuesten grünen Desinfektionsgeräten der Zhishan Era Intelligent Technology (Beijing) Co., Ltd. eingesetzt werden. Nach Tests zur Inaktivierung des Coronavirus SARS-CoV-2 im P3-Labor des Centers for Disease Control and Prevention (CDC) der Provinz Jiangsu zeigten die Ergebnisse eine leichte Inaktivierung des SARS-CoV-2-Virus mit einer sekündlichen Inaktivierungsrate von 99,994 %.

Professor Sun Wenjun von der Tsinghua-Universität, Leiter der IUVA-Arbeitsgruppe zur Inaktivierung von SARS-CoV-2, wies darauf hin, dass dies weltweit das erste Mal ist, dass ein offizielles P3-Labor bestätigt hat, dass UVC-LEDs SARS-CoV-2 innerhalb von Sekunden inaktivieren können. Dies ist wirklich ermutigend und liefert eine wichtige Grundlage für den Einsatz der UVC-LED-Technologie zur Prävention und Kontrolle von SARS-CoV-2.

Seit dem Ausbruch von COVID-19 haben renommierte Universitäten und entsprechende Prüfinstitute weltweit schrittweise Experimente zur Bestätigung der Inaktivierung von SARS-CoV-2 durch UVC-LEDs durchgeführt, wie zum Beispiel Crystal IS (eine Tochtergesellschaft von Asahi Kasei) mit der Boston University sowie Toyoda Gosei in Zusammenarbeit mit der japanischen Biomedical Science Association, um Experimente zur Inaktivierung des neuartigen Coronavirus durchzuführen. In China wurden jedoch noch keine offiziellen Laborergebnisse zur Inaktivierung von SARS-CoV-2 in den Medien veröffentlicht.

Laut Dr. Huang Xiaohui, COO von Zhixin Semiconductor, „beträgt die Wellenlänge der UVC-LED 260 nm bis 270 nm, was der ideale Bereich für die Sterilisation ist. Die tiefen UV-Chips der UVC-LEDs des Unternehmens haben kürzlich einen schnellen Anstieg der Leistung verzeichnet, wobei einzelne Einheiten mit 100 mW stabil in Massenproduktion hergestellt werden können und eine Lichtstärke von 3 mW pro Quadratzentimeter erreichen, wodurch das neue Coronavirus innerhalb von Sekunden inaktiviert wird, mit einer Inaktivierungsrate von über 99,994 %.“

David Chen, COO der Zhishan Shidai Intelligent Technology (Beijing) Co., Ltd., erklärte: „Das geprüfte Gerät verwendet einen einzelnen, von Zhixin Semiconductor eigenentwickelten und selbstproduzierten UVC-LED-Chip. Dank seines einzigartigen Patents für die optische Struktur verfügt es über ein hochgerichtetes, hocheffizientes Sterilisationsmodul, das sich leicht in automatische Desinfektionsgeräte wie Desinfektions-Drehplattformen und Desinfektionsroboter integrieren lässt, ohne menschliches Eingreifen zu erfordern. Alternativ kann es als leichtes, handgehaltenes Desinfektionsgerät entwickelt werden, um eine flexible und bequeme Sterilisation zu ermöglichen und so eine sichere Koexistenz von Mensch und Maschine zu gewährleisten.“

David stellte außerdem vor: „In letzter Zeit wurden die Desinfektionsmethoden und -geräte für die Kühlkettenlogistik schrittweise verbessert. Das tunnelartige physikalische Desinfektionssystem für die Kühlkettenlogistik des Unternehmens integriert diesen hocheffizienten Sterilisationsmotor, der Bakterien und Viren auch bei niedrigen Temperaturen effektiv abtöten kann, mit einer Desinfektionseffizienz von 500 Artikeln pro Minute an allen sechs Seiten der Objekte. Während es hoch effizient und schnell ist, löst es effektiv Probleme wie sekundäre Verschmutzung und Rückstände, die durch die traditionelle chemische Sprühdesinfektion verursacht werden.“ Er sagte auch: „Effektive Innovation entsteht oft durch die Neuinnovation bestehender Technologien. Wir sind kundenorientiert und innovieren und übertreffen ständig aus der Perspektive, Kundenprobleme wirklich zu lösen.“

Berichten zufolge kann die UVC-LED-Sterilisationsengine von BeyondSemi eine optische Leistung von bis zu 4 W erreichen. Das emittierte UVC-Ultraviolettlicht eliminiert nicht nur Escherichia coli, Staphylococcus aureus, das H1N1-Influenzavirus, Sporen und andere arzneimittelresistente Bakterien und Viren innerhalb von Sekunden, sondern wurde auch vom P3-Labor der CDC (Centers for Disease Control and Prevention) überprüft, wobei die Fähigkeit zur Inaktivierung des neuartigen Coronavirus SARS-CoV-2 innerhalb von Sekunden bestätigt wurde. Während des globalen Ausbruchs der COVID-19-Pneumonie bietet es ein weiteres wirksames Instrument für die langfristige Epidemieprävention.

Im Gesundheitswesen wird diese Technologie bereits eingesetzt, um die Schutzanzüge von Ärzten und Pflegepersonal zu desinfizieren, wenn sie Isolierstationen für das neue Coronavirus betreten oder verlassen. Ärzte und Pflegepersonal werden etwa 30 Sekunden lang aus allen Richtungen mit hochenergetischer, hochwertiger Ultraviolettstrahlung bestrahlt. Die gewählte Wellenlänge verändert die Struktur der viralen RNA in kurzer Zeit und inaktiviert sie, sodass sie keine Bedrohung mehr für den Menschen darstellt. Da die Schutzanzüge das Eindringen von Ultraviolettstrahlung verhindern, besteht keine Gefahr für den menschlichen Körper. Um die unsichtbare Ultraviolettstrahlung während des Betriebs sichtbar zu machen, ist die Kapuze der Schutzeinrichtung mit einer Schicht fluoreszierender Farbe beschichtet, die aufleuchtet, sobald die UVC LED aktiviert wird, was für hohe Sicherheit sorgt.

Die Desinfektionsgeräte der UVC-LED-Serie von Zhishan Intelligent, die durch Inaktivierungstests des neuartigen Coronavirus im P3-Labor der CDC (Centers for Disease Control and Prevention) validiert wurden, können SARS-CoV-2 innerhalb von Sekunden inaktivieren. Sie werden weit verbreitet in öffentlichen Orten mit hohem Personenaufkommen eingesetzt, wie z. B. in medizinischen Einrichtungen, Hotels, Schulen, Flughäfen, Bahnhöfen und Flugzeugen, um die Ausbreitung von COVID-19 und anderen Atemwegserkrankungen zu verhindern. (Quelle: Zhishan Semiconductor)

Die Nankai-Universität hat hocheffiziente, großflächige quasi-2D-Perowskit-LEDs hergestellt

Quasi-zweidimensionale Perowskit-Dünnschichten haben aufgrund ihrer hervorragenden optischen Eigenschaften Erfolg in Anwendungen von Leuchtdiode (LED)-Bauelementen erzielt. Quasi-zweidimensionale Perowskit-Dünnschichten können durch ein einfaches Spin-Coating-Verfahren hergestellt werden, und ihre überlegenen elektrischen und optischen Eigenschaften können durch die Regulierung der Exzitonen-Rekombinationsdynamik und der Kristallisationsdynamik erreicht werden. Wenn jedoch die Bauelementfläche vergrößert wird, kommt es zu einem starken Leistungsabfall, was die weitere kommerzielle Anwendung von quasi-zweidimensionalen Perowskit-LED-Bauelementen erheblich behindert.

Kürzlich hat sich die Forschungsgruppe unter der Leitung von Professor Yuan Mingjian am Key Laboratory of Advanced Energy Materials Chemistry (Ministerium für Bildung), Fakultät für Chemie der Nankai-Universität, auf die kontrollierte Herstellung hochleistungsfähiger großflächiger quasi-2D-Perowskit-LEDs konzentriert. Die Studie ergab, dass die traditionelle Technik der „Anti-Lösungsmittel-unterstützten Kristallisation“ schwer mit dem Herstellungsprozess großflächiger quasi-2D-Perowskit-Dünnschichten kompatibel ist. Die Analyse des Ausfallmechanismus zeigt, dass quasi-2D-Perowskite Kristallisationseigenschaften aufweisen, bei denen Perowskitphasen mit hohem -Wert zuerst ausfallen, gefolgt von Phasen mit niedrigem -Wert. Wenn die Diffusion des Anti-Lösungsmittels ungleichmäßig ist, tritt in den Randbereichen des Substrats, die nicht vollständig mit dem Anti-Lösungsmittel in Kontakt kommen, eine starke Phasentrennung auf. Eine starke Phasentrennung in quasi-2D-Perowskit-Dünnschichten führt zu einer verringerten Energieübertragungseffizienz innerhalb der Schicht; gleichzeitig führen unterschiedliche Kristallisationseigenschaften zu einer Verschlechterung der Schichtqualität, was letztendlich zu einem Rückgang ihrer optischen und elektrischen Leistung führt.

Abbildung 1. Untersuchung des Ausfallmechanismus des Verfahrens der „Anti-Lösungsmittel-unterstützten Kristallisation“.

Angesichts dessen schlug die Forschungsgruppe eine Strategie der „Regulierung der Zwischenphase“ vor. Die Studie ergab, dass die Verwendung amphiphiler Aminosäuren mit hoher Bindungsaffinität zu anorganischen Schichten – Norvalin (NVAL) als Oberflächenliganden – die Bildungsenergie von quasi-2D-Perowskitphasen erheblich reduziert. Diese Strategie führt einen völlig neuen Keimbildungspfad mit niedriger Barriere ein; die Einführung von NVAL bewirkt, dass die Keimbildung und Kristallisation von quasi-2D-Perowskitfilmen von der quasi-2D-Phase statt von der 3D-Perowskitphase ausgeht, was die Phasentrennung erheblich unterdrückt. Mit dieser Strategie erhielten die Forscher ohne Verwendung von Antilösungsmitteln hochwertige PEA2(FA0.7Cs0.3)4Pb5Br16 quasi-2D-Perowskitfilme auf großflächigen Substraten von 5.0 × 5.0 cm2.

Abbildung 2. Strategie zur Regulierung der Mesophase.

Abbildung 3. Merkmale großflächiger quasi-zweidimensionaler Dünnschichten.

Hochwertige großflächige quasi-2D-Dünnschichten bilden die Grundlage für den Aufbau leistungsstarker großflächiger LEDs. Neben der Filmqualität hängt das Elektrolumineszenzverhalten (EL) jedoch stark von den Trägerrekombinationseigenschaften des Materials ab. Um eine präzise Steuerung des Emissionsverhaltens der Bauelemente für verschiedene Anwendungsszenarien zu erreichen, ist ein tiefes Verständnis der Trägerrekombinationsdynamik in der aktiven Schicht unerlässlich. Die strukturelle Einstellbarkeit von quasi-2D-Perowskiten bietet die Möglichkeit, die Trägerrekombinationsdynamik zu modulieren. In dieser Arbeit demonstrieren die Forscher zudem eine Methode zur Anpassung der Exzitonenbindungsenergie (Eb) durch Einstellung des durchschnittlichen -Werts der Dünnschicht, wodurch quasi-2D-Perowskitfilme mit unterschiedlichem Emissionsverhalten erhalten werden.

Studien haben eine starke Korrelation zwischen dem Emissionsverhalten von Dünnschichten und Eb festgestellt. Bei Dünnschichten mit niedrigen -Werten führt ein großes Eb zu einer schnellen Rekombination von Exzitonen und freien Ladungsträgern, was die Dissoziation und Löschung der Ladungsträger in Trap-Zuständen verhindert. Infolgedessen weisen Schichten mit niedrigen -Werten in der Anfangsphase der Ladungsträgeranregung einen hohen PLQY auf. Ein großes Eb führt jedoch auch zu einer starken Auger-Rekombination, was bei Dünnschichten mit niedrigen -Werten unter hohen Stromdichten zu einem erheblichen Abfall des PLQY führt. Im Gegensatz dazu sind die Ergebnisse für Dünnschichten mit hohen -Werten gegenteilig; die verringerte Auger-Rekombinationsrate in Dünnschichten mit hohen -Werten macht sie vielversprechender für Anwendungen in Hochleuchtdichte-Bauelementen.

Abbildung 4. Zusammengesetzte Dynamik von quasi-zweidimensionalen Dünnfilmen mit unterschiedlichem Eb.

Darüber hinaus stellten die Forscher großflächige (9,0 cm2) Perowskit-LED-Bauelemente mit verschiedenen quasi-2D-Perowskit-Aktivschichten her. Alle Bauelemente zeigten eine hohe EL-Gleichmäßigkeit. Die Bauelemente = 3 wiesen bei einer niedrigen Stromdichte von 1,0 mA cm-2 eine Spitzen-EQE (externe Quanteneffizienz) von 16,4 % auf, was die höchste Effizienz für großflächige Perowskit-LED-Bauelemente bis heute darstellt, während die entsprechenden kleinflächigen Bauelemente eine Spitzen-EQE von bis zu 21,3 % erreichten. Mit steigendem -Wert erhöhte sich der EQE-Roll-off-Schwellenwert der Bauelemente kontinuierlich. Die maximale Leuchtdichte der Bauelemente = 10 betrug 91.650 cd m-2, was ihr Potenzial für Anwendungen mit hoher Helligkeit unterstreicht.

Abbildung 5 Geräteleistung von quasi-2D-Perowskit-LEDs mit unterschiedlichen -Werten.

Diese Errungenschaft wurde kürzlich in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht, wobei der korrespondierende Autor der Forscher Yuan Mingjian von der Nankai-Universität ist. Die gemeinsamen Erstautoren des Artikels sind Sun Changjiu, Doktorand, und Jiang Yuanzhi, Postdoktorand, beide aus der Gruppe von Forscher Yuan Mingjian an der Nankai-Universität. (Quelle: Nankai-Universität)