Físicos del instituto de investigación de ciencias naturales en Japón (RIKEN) han desarrollado un potente LED a base de AlGaN que emite luz UV de menos de 230 nm que es capaz de eliminar virus y bacterias a la vez que es seguro para las personas.
Es ampliamente conocido que las lámparas germicida ultravioletas son extremadamente eficaces para exterminar bacterias y virus y por ello son habitualmente utilizadas en los hospitales para esterilizar superficies e instrumentos médicos. Sin embargo, una de las principales limitaciones de la tecnología es que se tienen que utilizar sin la presencia de personas ya que puede dañar el adn y suponer un riesgo para ellas.
Es por ello, que los nuevos desarrollos en relación con LEDs ultravioletas con capacidades germicidas buscan emitir luz dentro de una banda estrecha de luz ultravioleta lejana que parezca ser buena para desinfectar y segura para las personas. Los actuales LED germicidas que funcionan en ausencia de seres humanos suelen estar hechas de aluminio, galio y nitrógeno. Aumentando la cantidad de aluminio que contienen, estos LED pueden modificarse para que funcionen en una región de longitud de onda que sea segura para los humanos. Pero tradicionalmente esto ha reducido drásticamente su potencia.
Para evitarlo tres físicos del Laboratorio de Dispositivos Ópticos Cuánticos de RIken (Masafumi Jo, Yuri Itokazu y Hideki Hirayama) crearon un LED con un diseño más complejo. Juntaron varias capas, cada una de las cuales contenía proporciones ligeramente diferentes de aluminio, mientras que algunas capas añadieron también pequeñas cantidades de silicio o magnesio.
Con ello se logró crear una especie de “carrera de obstáculo” para los electrones, dificultando su movimiento a través del material y atrapándolos durante más tiempo en determinadas zonas. Esto, a su vez, aumentaba la cantidad de luz emitida por el dispositivo y reducía la cantidad que absorbía.
Para ayudar a determinar el mejor diseño de todas las capas, el equipo utilizó simulaciones por ordenador para modelar todos los efectos posibles, para posteriormente cultivar nuestras para ver si era eficaz o no. El mayor reto experimental fue controlar con precisión el grosor de cada capa. Gracias a todo ello, lograron crear un LED que funcionaba en el ultravioleta lejano, con una potencia de salida diez veces superior a la mejor de las anteriores. En concreto, la combinación y optimización de estas estructuras produjo una emisión LED de luz UV de 228 nm con una potencia de salida de 1,4 mW a 150 mA.
“Confiamos en que nuestros descubrimientos y tecnologías sean muy útiles para hacer frente a futuras situaciones de pandemia y llevar la tecnología de desinfección con luz ultravioleta a otro nivel. Todavía hay mucho margen de mejora en cuanto a la potencia de salida y a la eficiencia energética”, detalla el investigador y co-autor del paper Masafumi Jo.
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