Mientras la COVID-19 continúa haciendo estragos en todo el mundo, investigadores de todo el mundo centran sus objetivos en cómo encontrar nuevas formas de combatir el coronavirus. El Centro de Iluminación en Estado Sólido y Electrónica de Energía de la UC Santa Bárbara (SSLEEC) están desarrollando LEDs ultravioletas que tienen la capacidad de descontaminar superficies, y potencialmente el aire y el agua, que se hayan encontrado en contacto con el virus SARS-COV-2.
“Una de las principales aplicaciones de estos LEDs está en los entornos hospitalarios, con la desinfección de los equipos de protección personal, superficies, suelos, sistemas de climatización, etc.”, señala el investigador Christian Zollner, cuyo trabajo se centra en el avance de la tecnología LED de luz ultravioleta (UVC) para fines de saneamiento y purificación. ”Ya existe un pequeño mercado para los productos de desinfección UV-C en contextos médicos”.
Como tecnología la desinfección con luz ultravioleta ha existido desde hace tiempo. No es de extrañar que ante la situación actual de pandemia producida por el nuevo coronavirus esta tecnología acapare mucha atención, ya que puede ser muy prometedora. Así por ejemplo, Seoul Semiconductors, que es miembro del SSLEEC, informó hace unos días de cómo se podía conseguir “una esterilización del 99,9% del COVID-19 en 30 segundos” con sus productos LED UV. Su tecnología se está adoptando actualmente para uso automotriz, en lámparas UV LED que esterilizan el interior de los vehículos desocupados.
Es importante tener en cuenta que no todas las longitudes de onda UV son iguales. La radiación UV-A y UV-B, tiene unos usos determinados, pero la radiación UV-C es la que se utilizaría para purificar el aire y agua y desactivar los microbios.
“La luz UV-C en el rango de 260-285 nm es la más utilizada en las tecnologías actuales de desinfección pero que puede ser dañina para la piel humana, por lo que ahora solo se utilizan principalmente en aplicaciones donde no hay nadie presente en el momento de la desinfección”. De hecho la OMS advierte contra el uso de lámparas de desinfección ultravioleta para higienizar las manos u otras áreas de la piel-incluso una breve exposición a la luz UV-C puede causar quemaduras y daños en los ojos.”, explica Zollner.
Antes de que la pandemia de la COVID-19 ganará impulso global, los científicos de materiales del SSLEEC ya estaban trabajando en el avance de la tecnología LED UV-C. Esta área del espectro electromagnético es una frontera relativamente nueva para la iluminación de estado sólido; la luz UV-C se genera más comúnmente a través de lámparas de vapor de mercurio y, según Zollner, «se necesitan muchos avances tecnológicos para que el LED UV alcance su potencial en términos de eficiencia, costo, fiabilidad y vida útil».
Publicado en la revista científica ACS Photonics, los investigadores informaron de un método más elegante para fabricar LEDs ultravioletas profundos (UV-C) de alta calidad que consiste en depositar una película de la aleación de semiconductores de nitruro de aluminio y galio (AlGaN) en un sustrato de carburo de silicio (SiC), una novedad con respecto al sustrato de zafiro más ampliamente utilizado.
Según Zollner, el uso de carburo de silicio como sustrato permite un crecimiento más eficiente y rentable del material semiconductor UV-C de alta calidad que el uso de zafiro. Esto, explicó, se debe a lo cerca que están las estructuras atómicas de los materiales.
“Como regla general, cuanto más similares estructuralmente sean el sustrato y la película en sí, más fácil será lograr una alta calidad del material. Cuanto mejor sea la calidad, mejor será la eficiencia y el rendimiento del LED. El zafiro es estructuralmente diferente, y producir material sin defectos y desalineaciones requiere de mayor complejidad y pasos adicionales. El carburo de silicio no es una combinación perfecta pero permite una alta calidad sin necesidad de métodos adicionales costosos. Además este es mucho más barato que el sustrato ideal de nitruro de aluminio, lo que hace que sea mucho más fácil su producción en masa” dijo Zollner.
La desinfección portátil y de rápida acción del agua era una de las principales aplicaciones que lo investigadores tenían en mente mientras desarrollaban su tecnología LED UV-C; la durabilidad, fiabilidad y pequeño factor de forma de los diodos sería un cambio de juego en las zonas menos desarrolladas del mundo donde no se dispone de agua limpia.
La aparición de la pandemia de COVID-19 ha añadido otra dimensión. Mientras el mundo se apresura a encontrar vacunas, terapias y curas para la enfermedad, la desinfección, la descontaminación y el aislamiento son las pocas armas de las que disponemos para defendernos, y las soluciones deberán desplegarse en todo el mundo. Además de la luz UV-C para el saneamiento del agua, la luz UV-C podría integrarse en sistemas que se encienden cuando no hay nadie presente.
«Nuestros próximos pasos, una vez que se reanuden las actividades de investigación en la UCSB, es continuar nuestro trabajo para mejorar nuestra plataforma AlGaN/SiC para, con suerte, producir los emisores de luz UV-C más eficientes del mundo», concluye Zollner.
