远紫外LED可以在不伤害人体的情况下有效地杀灭细菌和病毒

       大多数 LED可以发出可见光，但是RIKEN的物理学家创造了一种可以在远紫外波段的狭窄区域内发光的LED，这种LED对人体是安全的，但是对病毒和细菌来说是致命的。图片来源：GIPHOTOSTOCK/科学图片库

图1 远紫外LED灯

       日本理化研究所（RIKEN）的三位物理学家设计了一种高效的LED，这种LED对微生物和病毒是致命的，但对人体是安全的，有朝一日，它可以在挤满人的房间里杀死病原体，帮助世界各国摆脱大流行病的阴影。紫外线杀菌灯在消灭细菌和病毒方面非常有效，它们通常被用于医院的表面和医疗器械消毒，这种灯可以利用LED制成，这会使其变得更加节能，但是这些LED使用的紫外线会破坏DNA，因此不能在人体周围使用。研究人员正在开发一种高效且可以在远紫外波段的狭窄区域内发光的LED，这种LED既可以消毒又对人体是安全的。

       在无人的情况下工作的杀菌LED通常由铝、镓和氮制成，通过增加铝的含量，这些 LED可以在对人体安全的波长范围内工作，但是一般来说这会大大降低了它们的效率。为了解决这个问题，RIKEN的量子光电实验室物理学家的 Masafumi Jo、Yuri Itokazu 和 Hideki Hirayama 开发了一种设计更复杂的 LED，他们将多层材料夹在一起，每一层的铝含量略有不同，而在某些层中，他们还添加了少量的硅或镁。这有效地为电子制造了一个路障，阻碍了它们在材料中的运动，并会使它们困在某些区域的时间更长，这反过来又增加了设备发出的光量并减少了它吸收的光量。

       为了确定最佳的设计方案，该团队的科研人员利用计算机模拟了所有可能的效果。Jo说：“然后我们设计实验样本，看看它是否有效”。最大的实验挑战是精确控制每一层的厚度，他们发明了一种能在远紫外下工作的LED，这种LED的输出功率几乎是之前最好LED的十倍。COVID-19大流行让人们重新意识到能够摧毁表面上的病毒和微生物的重要性。Jo说：“我们相信我们的发现和技术对于保护社会免受这次和未来流行病的影响将是非常有用的。Jo 补充说：“我们的LED在输出功率和功率效率方面仍有很大的提升空间，我们三人将继续努力进一步提高 LED的性能”。他们的研究成果已经发表在《Applied Physics Letters》期刊上。

消息来源：https://phys.org/news/2022-10-far-ultraviolet-bacteria-viruses-efficiently-humans.html

[1]Masafumi Jo et al, Milliwatt-power far-UVC AlGaN LEDs on sapphire substrates, Applied Physics Letters (2022). DOI: 10.1063/5.0088454.