紫外線消毒作為一項技術，已經(jīng)存在了一段時間。盡管實用，但尚未顯示出針對新冠病毒傳播的大規(guī)模療效。

    但紫外線前景和潛力巨大：SSLEEC成員公司首爾半導體公司在4月初報告說，他們的紫外線LED產(chǎn)品可在30秒內(nèi)對冠狀病毒進行99.9%的滅菌處理。他們的技術目前正被用于汽車中，用于對未使用的車輛內(nèi)部進行消毒的UV LED燈。

    在加州大學圣塔芭芭拉分校的固態(tài)照明和能源電子中心(SSLEEC)及其附屬公司，研究人員正在開發(fā)能夠對接觸新冠病毒的表面以及空氣、水進行凈化的紫外線LED燈。這種紫外線LED將對HVAC系統(tǒng)內(nèi)的個人防護設備、表面、地板等進行消毒。該研究目前發(fā)表在ACS Publications上，題為“AlGaN Deep-Ultraviolet Light-EmitTIng Diodes Grown on SiC Substrates”。

    值得注意的是，并非所有的紫外線波長都相同。UV-A(315-400nm)和UV-B(280-315nm)等應用比較常見，但罕見UV-C(200-280nm)紫外線，一般用于凈化空氣和水以及使微生物失活。這些只能通過人為過程生成。

    在生物體中，DNA或RNA是細菌和病毒體內(nèi)的遺傳物質(zhì)，它們原本按照一定規(guī)律配對排列。但若細菌或病毒吸收紫外線達到一定劑量，積聚的能量將猶如一把“光刀”，切斷DNA和RNA內(nèi)部的原有配對，進而導致病毒和細菌直接死亡，或因不能繁衍復制而失去毒性。本次新型冠狀病毒(2019-nCov)屬于單鏈正鏈RNA病毒，紫外線同樣能夠起到滅活效果，但必須經(jīng)過一定強度的(UVC)紫外線來照射一定時長。

    材料博士研究員克里斯蒂安·佐爾納(ChrisTIan Zollner)指出：“與當前消毒技術最相關的260-285nm范圍內(nèi)的UV-C光也對人體皮膚有害，因此，目前，它主要用于在消毒時沒人的環(huán)境中使用。”實際上，世界衛(wèi)生組織警告不要使用紫外線消毒燈對手或皮膚其他部位進行消毒，即使短暫暴露于UV-C光線下也可能引起灼傷和傷及眼睛。

    在新冠大流行流行之前，SSLEEC的材料科學家已經(jīng)在研究UV-C LED技術。電磁頻譜的這一領域是固態(tài)照明的一個相對較新的領域。Zollner認為，UV-C光通常是通過汞蒸氣燈產(chǎn)生的，“要使UV LED在效率、成本、可靠性和使用壽命方面發(fā)揮其潛力，還需要許多技術進步。”

    在ACS Photonics雜志上發(fā)表的一封信中，研究人員反饋了一種制造高品質(zhì)深紫外(UV-C)LED的更得體的方法，該方法包括在半導體襯底上沉積半導體合金氮化鋁鎵(AlGaN)的膜。碳化硅(SiC)——與更廣泛使用的藍寶石襯底不同。Zollner認為，與使用藍寶石相比，使用碳化硅作為襯底可以使高質(zhì)量的UV-C半導體材料更高效，更具成本效益的增長。他解釋說，這是由于材料的原子結構緊密匹配。

     研究人員在開發(fā)UV-C LED技術時想到的主要應用是便攜式、速效水消毒。在世界上欠缺清潔水的欠發(fā)達地區(qū)，二極管的耐用性、可靠性和小尺寸將成為改變游戲規(guī)則的幾大要素。除了用于水衛(wèi)生目的的UV-C之外，UV-C燈還可以集成到?jīng)]有人時打開的系統(tǒng)中。“這將為公共、零售、個人和醫(yī)療場所的消毒提供一種低成本、無化學藥品且方便的方法。”

    其他研究貢獻者包括Burhan K. SaifAddin (lead author)、Shuji Nakamura、Steven P. DenBaars、James S. Speck、 Abdullah S. Almogbel、BasTIen Bonef、Michael Iza和Feng Wu，他們都來自SSLEEC或者加州大學圣塔芭芭拉分校的材料系。

    “根據(jù)一般經(jīng)驗，基板和薄膜在結構上(在原子晶體結構方面)彼此越相似，就越容易獲得高質(zhì)量的材料。”質(zhì)量越好，LED的效率和性能就越好。藍寶石在結構上是不同的，生產(chǎn)無瑕疵和未對準的材料通常需要復雜的附加步驟。

    Zollner教授表示，碳化硅并不是完美的搭配，但無需昂貴的其他方法即可實現(xiàn)高質(zhì)量。此外，他指出，碳化硅比“理想的”氮化鋁襯底便宜得多，從而使其更易于批量生產(chǎn)。