Tuer un coronavirus avec un dispositif de lumière UV personnelle peut être faisable

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La désinfection aux UV a été utilisée dans les laboratoires, les hôpitaux et d’autres endroits. Un appareil portatif personnel émettant une lumière ultraviolette à haute intensité pour assainir et désinfecter les zones est désormais possible, grâce à des chercheurs de Penn State, de l’Université du Minnesota et de deux universités japonaises.

Le rayonnement UV est de l’ordre de 200 à 300 nanomètres et est connu pour détruire le virus, le rendant incapable de se reproduire et de s’infecter. Il désactive les bactéries, les virus et autres germes en détruisant les acides nucléiques et en perturbant leur ADN, les rendant incapables d’exécuter des fonctions cellulaires vitales.

L’adoption de cette approche UV efficace est très demandée pendant la pandémie actuelle, mais elle nécessite des sources de rayonnement UV qui émettent des doses suffisamment élevées de lumière UV. Bien qu’il existe actuellement des dispositifs avec ces doses élevées, la source de rayonnement UV est généralement une lampe à décharge au gaz contenant du mercure, qui nécessite une puissance élevée, a une durée de vie relativement courte et est encombrante.

La solution consiste à développer des diodes électroluminescentes à hautes performances, qui seraient beaucoup plus portables, durables, écoénergétiques et respectueuses de l’environnement. Bien que ces LED existent, leur appliquer un courant pour l’émission de lumière est compliqué par le fait que le matériau de l’électrode doit également être transparent aux rayons UV.

“Vous devez vous assurer d’une dose de lumière UV suffisante pour tuer tous les virus”, a déclaré Roman Engel-Herbert, professeur agrégé de Penn State en science des matériaux, physique et chimie. “Cela signifie que vous avez besoin d’une LED UV haute performance émettant une intensité élevée de lumière UV, qui est actuellement limitée par le matériau d’électrode transparent utilisé.”

Bien que la recherche de matériaux d’électrodes transparentes fonctionnant dans le spectre visible pour les écrans, les smartphones et l’éclairage LED soit un problème de longue date, le défi est encore plus difficile pour la lumière ultraviolette.

“À l’heure actuelle, la solution matérielle actuelle couramment utilisée pour l’application de lumière visible est utilisée malgré qu’elle soit trop absorbante dans la gamme UV. Il n’y a tout simplement pas de bon choix de matériau pour un matériau conducteur transparent aux UV qui a été identifié”, a déclaré Joseph Roth, doctorant en science et génie des matériaux à Penn State.

Trouver un nouveau matériau avec la bonne composition est la clé pour faire progresser les performances des LED UV. L’équipe de Penn State, en collaboration avec des théoriciens des matériaux de l’Université du Minnesota, a reconnu très tôt que la solution du problème pourrait être trouvée dans une nouvelle classe de conducteurs transparents récemment découverte. Leurs résultats ont été publiés dans la publication Nature Group Physics Communications.

Lorsque les prédictions théoriques ont montré le matériau niobate de strontium, les chercheurs ont contacté leurs collaborateurs japonais pour obtenir des films de niobate de strontium et ont immédiatement testé leurs performances en tant que conducteurs transparents aux UV. Alors que ces films tenaient la promesse des prédictions théoriques, les chercheurs avaient besoin d’une méthode de dépôt pour intégrer ces films de manière évolutive.

“Nous avons immédiatement essayé de cultiver ces films en utilisant la technique de croissance de film standard largement adoptée dans l’industrie, appelée pulvérisation”, a déclaré Roth. “Nous avons réussi.”

Il s’agit d’une étape critique vers la maturation technologique qui permet d’intégrer ce nouveau matériau dans des LED UV à faible coût et en grande quantité. “Alors que notre première motivation dans le développement de conducteurs transparents UV était de construire une solution économique pour la désinfection de l’eau, nous réalisons maintenant que cette découverte révolutionnaire offre potentiellement une solution pour désactiver Covid-19 dans les aérosols qui pourraient être distribués dans les systèmes CVC des bâtiments”, Roth explique.

Les autres domaines d’application de la désinfection par les virus sont les zones densément et fréquemment peuplées, comme les théâtres, les arénas sportifs et les véhicules de transport public tels que les bus, les métros et les avions.

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