Ученые разработали новый светодиод дальнего ультрафиолетового диапазона, который может уничтожать бактерии и вирусы, оставаясь безвредным для человека.

Мощный светодиод может эффективно дезинфицировать поверхности, оставаясь безопасным для людей. Физики из Института физико-химических исследований (RIKEN) в Японии создали эффективный светодиод, который смертелен для микроорганизмов и вирусов, но безопасен для человека. Однажды он сможет помочь странам выйти из тени пандемий, уничтожая патогены в помещениях, заполненных людьми.

Большинство светодиодов излучают видимый свет, но физики Института RIKEN создали светодиод, излучающий в узком диапазоне дальнего ультрафиолета, безопасном для людей, но смертельном для вирусов и бактерий.

Ультрафиолетовые лампы стерилизации чрезвычайно эффективны против бактерий и вирусов. Фактически, они часто используются в больницах для дезинфекции поверхностей и медицинских инструментов. Этот тип ламп может быть построен с использованием светодиодов, что делает их энергоэффективными. Однако ультрафиолет, производимый этими светодиодами в определенном диапазоне, повреждает ДНК и поэтому не может использоваться вокруг людей. Исследователи ищут способы разработки эффективных светодиодов, излучающих в узком диапазоне дальнего ультрафиолета, которые, по-видимому, обеспечивают как хорошую дезинфекцию, так и безопасность для людей.

Светодиодные лампы стерилизации, работающие без людей, обычно изготавливаются из алюминия, галлия и азота. Увеличивая количество содержащегося в них алюминия, эти светодиоды можно модифицировать для работы в диапазонах длин волн, безопасных для людей. Этот метод использовался ранее, но он привел к значительному снижению мощности.

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。

Это эффективно создает препятствие для электронов, затрудняя их движение через материал и удерживая их в определенных областях в течение более длительного времени. Это приводит к увеличению излучения света устройством и уменьшению поглощения света.

Команда использовала компьютерное моделирование для моделирования всех возможных эффектов, чтобы помочь определить идеальный дизайн. Точный контроль толщины каждого слоя был самым большим экспериментальным вызовом. В конечном итоге они получили светодиод, работающий в дальнем ультрафиолетовом диапазоне, с выходной мощностью почти в десять раз выше, чем их предыдущий лучший показатель.

Пандемия COVID-19 привела к новому осознанию важности возможности уничтожения вирусов и микробов на поверхностях. «Дин Чан Ши сказал: „Мы считаем, что наши открытия и технологии будут очень полезны для защиты общества от этой и будущих пандемий".

Он добавил, что трёхчленная команда будет стремиться дальнейшим образом улучшить характеристики своего LED, который всё ещё имеет значительный потенциал для улучшения с точки зрения выходной мощности и энергоэффективности.

Источник: cnBeta