Turvallinen ultraviolettiledi15.10.2022 Kolme RIKEN fyysikkoa on suunnitellut erittäin tehokkaan ledin, joka on tappava mikrobeille ja viruksille, mutta turvallinen ihmisille. Se voisi jonain päivänä auttaa maita selviämään pandemioiden varjosta tappamalla taudinaiheuttajia huoneissa täynnä ihmisiä. Ultraviolettilamput ovat erittäin tehokkaita bakteerien ja virusten tuhoamisessa, ja niitä käytetään rutiininomaisesti sairaaloissa pintojen ja lääketieteellisten instrumenttien sterilointiin. Tällaiset lamput voidaan valmistaa ledeillä, mikä tekee niistä energiatehokkaita. Mutta nämä ledit käyttävät ultraviolettivaloa alueella, joka vahingoittaa DNA:ta, joten niitä ei voida käyttää ihmisten läheisyydessä. Bakteereja tappavat led-lamput, jotka toimivat ihmisten ulottumattomissa, on usein valmistettu alumiinista, galliumista ja typestä. Lisäämällä niiden sisältämän alumiinin määrää näitä ledejä voidaan muokata toimimaan ihmisille turvallisella aallonpituusalueella. Mutta perinteisesti tämä on vähentänyt niiden tehoa dramaattisesti. Tämän kiertämiseksi Masafumi Jo, Yuri Itokazu ja Hideki Hirayama, kaikki RIKEN Quantum Optodevice Laboratoryssa, loivat ledin, jolla on monimutkaisempi muotoilu. He asettivat yhteen useita kerroksia, joista jokainen sisälsi hieman eri osuuksia alumiinia, kun taas joihinkin kerroksiin ne lisäsivät myös pieniä määriä piitä tai magnesiumia. Tämä loi tehokkaasti esteradan elektroneille, estäen niiden liikkumisen materiaalin poikki ja pidättäen ne pidempään tietyillä alueilla. Tämä puolestaan lisäsi rakenteen emittoiman valon määrää ja vähensi sen absorboimaa määrää. Parhaan suunnittelun löytämiseksi tiimi käytti tietokonesimulaatioita kaikkien mahdollisten tehosteiden mallintamiseen. "Kasvatimme sitten näytteitä nähdäksemme, oliko se tehokasta vai ei", Jo sanoo. Suurin kokeellinen haaste oli jokaisen kerroksen paksuuden tarkka hallinta. He loivat ledin, joka toimii kauko ultravioletilla ja jonka lähtöteho on lähes kymmenen kertaa suurempi kuin heidän aiempi paras. Näiden rakenteiden yhdistäminen ja optimointi tuotti ledille emission 228 nanometrin UV-valolla, ja lähtötehon joka oli 1,4 milliwattia 150 milliampeerilla. Jo lisää, että trio pyrkii parantamaan ledien suorituskykyä entisestään. "Lähtötehossa ja tehotehokkuudessa on vielä paljon parantamisen varaa", hän huomauttaa. Aiheesta aiemmin: |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.