Um dispositivo portátil pessoal que emite luz ultravioleta de alta intensidade para desinfetar áreas matando o novo coronavírus agora é viável, segundo pesquisadores da Penn State, da Universidade de Minnesota e de duas universidades japonesas.
Existem dois métodos comumente empregados para higienizar e desinfetar áreas de bactérias e vírus – produtos químicos ou exposição à radiação ultravioleta. A radiação UV está na faixa de 200 a 300 nanômetros e é conhecida por destruir o vírus, tornando o vírus incapaz de se reproduzir e infectar. A adoção generalizada dessa abordagem eficiente de UV é muito procurada durante a atual pandemia, mas requer fontes de radiação UV que emitem doses suficientemente altas de luz UV. Embora existam atualmente dispositivos com essas doses altas, a fonte de radiação UV é normalmente uma lâmpada de descarga de gás contendo mercúrio, que requer alta potência, tem uma vida útil relativamente curta e é volumosa.
A solução é desenvolver diodos emissores de luz UV de alto desempenho, que seriam muito mais portáteis, duradouros, eficientes em termos energéticos e ambientalmente benignos. Embora esses LEDs existam, aplicar uma corrente a eles para emissão de luz é complicado pelo fato de o material do eletrodo também precisar ser transparente à luz UV.
“Você precisa garantir uma dose suficiente de luz UV para matar todos os vírus”, disse Roman Engel-Herbert, professor associado de ciência dos materiais, física e química da Penn State. “Isso significa que você precisa de um LED UV de alto desempenho que emita uma alta intensidade de luz UV, que atualmente é limitada pelo material do eletrodo transparente que está sendo usado.”
Embora encontrar um material de eletrodo transparente operando no espectro visível para displays, smartphones e iluminação LED seja um problema de longa data, o desafio é ainda mais difícil para a luz ultravioleta.
“Atualmente não existe uma boa solução para um eletrodo transparente aos raios UV”, disse Joseph Roth, candidato a doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais na Penn State. “No momento, a solução de material atual comumente empregada para aplicação de luz visível é usada, apesar de ser muito absorvente na faixa de UV. Simplesmente não há uma boa escolha de material para um material condutor transparente aos UV que tenha sido identificado.”
Encontrar um novo material com a composição certa é essencial para melhorar o desempenho do LED UV. A equipe da Penn State, em colaboração com teóricos de materiais da Universidade de Minnesota, reconheceu desde o início que a solução para o problema pode ser encontrada em uma nova classe de condutores transparentes recentemente descoberta. Quando previsões teóricas apontaram para o material niobato de estrôncio, os pesquisadores procuraram seus colaboradores japoneses para obter filmes de niobato de estrôncio e imediatamente testaram seu desempenho como condutores transparentes UV. Enquanto esses filmes mantinham a promessa das previsões teóricas, os pesquisadores precisavam de um método de deposição para integrar esses filmes de maneira escalável.
“Nós imediatamente tentamos cultivar esses filmes usando a técnica padrão de crescimento de filmes amplamente adotada na indústria, chamada sputtering”, disse Roth. “Tivemos sucesso.”
Este é um passo crítico para a maturação da tecnologia, que permite integrar este novo material em LEDs UV a baixo custo e alta quantidade. E Engel-Herbert e Roth acreditam que isso é necessário durante esta crise.
“Embora nossa primeira motivação no desenvolvimento de condutores UV transparentes tenha sido a construção de uma solução econômica para a desinfecção da água, agora percebemos que essa descoberta revolucionária oferece uma solução para desativar o COVID-19 em aerossóis que podem ser distribuídos nos sistemas de climatização de edifícios”, Roth explica. Outras áreas de aplicação para desinfecção de vírus são áreas densamente e freqüentemente povoadas, como teatros, arenas esportivas e veículos de transporte público, como ônibus, metrôs e aviões.
Publicado em 03/06/2020 17h32
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