Un equipo internacional de investigadores de Japón y Alemania han desarrollado un nuevo sistema capaz de convertir la luz azul en luz ultravioleta B (UVB) de alta energía. Como el sistema no requiere de ninguno de los materiales tóxicos que utilizan tradicionalmente para la producción de UVB, abre la puerta a aplicaciones con UVB más sostenibles y ecológicas.
Como ya sabemos la luz ultravioleta se subdivide en tres tipos según la longitud de onda: A, B y C. La UVA contiene la luz UV de onda larga que llega a la superficie de la tierra procedente del sol, mientras que la UVB y la UVC de onda más corta son absorbidas en su mayor parte por la capa de ozono.
Estos dos últimos tipos de radiación ultravioleta, tienen cada vez más interés porque los científicos han descubierto que la UVB y la UVB producidas artificialmente son útiles para aplicaciones de desinfección. En concreto, la UVB se ha utilizado en procesos de reacciones fotoquímicas, la desintoxicación de contaminantes y el tratamiento de aguas residuales. Incluso se utiliza en el campo médico en tratamientos de trastornos cutáneos como el eccema y el vitilígio.
Sin embargo, la generación de UVB requiere actualmente fuentes con lámparas de mercurio, que son ineficaces y tóxicas si se elimina de forma inadecuada. Una alternativa a estas lámparas es generar UVB mediante la “conversión ascendente” (upconverting) de la luz producida por los LED. La conversión ascendente es un método en el que un material absorbe dos fotones de luz de menor energía y combina su energía para emitir un fotón de luz de mayor energía. El método suele producirse utilizando una serie de materiales orgánicos.
A lo largo de varios años, dos equipos de investigación de Japón y Alemania, dirigidos por Nobuhiro Yanai, de la Escuela Superior de Ingeniería de la Universidad de Kyushu, y Christoph Kerzig, de la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia, han trabajado en la evaluación de diversos compuestos para convertir la luz azul de los LED en luz ultravioleta.
“La longitud de onda de la luz LED azul es la más parecida a la luz ultravioleta en el espectro de luz visible. Hemos conseguido convertir la luz LED azul de longitud de onda más larga en luz UVA de longitud de onda más corta. Así que nuestro siguiente paso fue encontrar compuestos que pudieran convertir la luz LED azul en UV. Con nuestros colaboradores de Maguncia, construimos moléculas candidatas y empezamos a examinar sus características”, explica Yanai.
La colaboración fue todo un éxito. No sólo lograron desarrollar moléculas que convertían la luz LED azul en UVB, sino que también evitaron el uso de metales pesados que se emplean tradicionalmente en este tipo de procesos.
“Nuestras investigaciones demuestran que existe una conversión ascendente de luz azul a UVB de la que no se tenía constancia hasta ahora y que, además, permite producir UVB de forma más segura y sostenible. Sin embargo, este primer sistema de conversión ascendente está basado en líquidos y depende de varias reacciones bimoleculares que dificultan su estabilidad y uso a largo plazo. Además, la tasa de conversión actual ronda el 1%, por lo que nuestro próximo objetivo es aumentar la eficiencia al tiempo que desarrollamos materiales reutilizables para aplicaciones versátiles”, concluye Yanai.
Puede acceder a los resultados de la investigación a través del siguiente enlace:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202215340
Créditos de imagen: Kyushu University
