Um LED altamente eficiente que é mortal para micróbios e vírus, mas seguro para as pessoas, foi projetado por três físicos da RIKEN. Poderia um dia ajudar os países a emergir das sombras das pandemias, matando patógenos em salas cheias de pessoas.
As lâmpadas germicidas ultravioleta são extremamente eficazes no extermínio de bactérias e vírus, e são usadas rotineiramente em hospitais para esterilizar superfícies e instrumentos médicos.
Essas lâmpadas podem ser feitas com LEDs, tornando-as energeticamente eficientes. Mas esses LEDs usam luz ultravioleta em uma faixa que danifica o DNA e, portanto, não podem ser usados em torno de pessoas. A caçada está para desenvolver LEDs eficientes que emitem luz dentro de uma faixa estreita de luz ultravioleta distante que parece ser boa na desinfecção e segura para as pessoas.
As lâmpadas LED germicidas que operam na ausência de humanos são muitas vezes feitas de alumínio, gálio e nitrogênio. Ao aumentar a quantidade de alumínio que eles contêm, esses LEDs podem ser modificados para funcionar em uma região de comprimento de onda segura para humanos. Mas, tradicionalmente, isso reduziu drasticamente seu poder.
Para contornar isso, Masafumi Jo, Yuri Itokazu e Hideki Hirayama, todos do Laboratório RIKEN Quantum Optodevice, criaram um LED com um design mais complexo. Eles juntaram várias camadas, cada uma contendo proporções ligeiramente diferentes de alumínio, enquanto em algumas camadas também adicionaram pequenas quantidades de silício ou magnésio.
Isso efetivamente criou uma pista de obstáculos para os elétrons, dificultando seu movimento pelo material e prendendo-os por mais tempo em certas áreas. Isso, por sua vez, aumentou a quantidade de luz emitida pelo dispositivo e reduziu a quantidade absorvida.
Para ajudar a definir o melhor design, a equipe usou simulações de computador para modelar todos os efeitos possíveis. “Em seguida, cultivamos amostras para ver se era eficaz ou não”, diz Jo. O maior desafio experimental foi controlar com precisão a espessura de cada camada. Eles criaram um LED operando no ultravioleta distante, com uma potência de saída quase dez vezes maior do que a melhor anterior.
A pandemia do COVID-19 trouxe uma nova consciência sobre a importância de poder destruir vírus e micróbios em superfícies. “Confiamos que nossas descobertas e tecnologias serão muito úteis para proteger a sociedade contra esta e futuras pandemias”, diz Jo.
Jo acrescenta que o trio se esforçará para melhorar ainda mais o desempenho de seus LEDs. “Ainda há muito espaço para melhorias na potência de saída e na eficiência energética”, observa ele.
Publicado em 05/10/2022 20h57
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