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UC Santa Barbara、UV-C LED、コロナウイルス除去に有効

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May, 8, 2020, Santa Barbara--UC Santa BarbaraのSolid State Lighting & Energy Electronics Center (SSLEEC)とメンバー企業の研究者は、SARS-CoV-2ウイルスと接触した表面を消毒する能力を持つ紫外LEDsを開発している。潜在的には、空気や水も殺菌する。

「1つの主要アプリケーションは医療状況にある。個人保護機器、表面、床、HVAC内の殺菌である」と材料博士課程研究者、Christian Zollnerは説明している。同氏の研究は、公衆衛生や浄化目的の深紫外LED技術の進歩である。医療分野には、すでにUVC殺菌製品の小さな市場は存在する。

現在の注目は、新しいコロナウイルスを不活性にする紫外光の出力に向けられている。技術としてUV光殺菌は、しばらく前から存在する。またSARS-CoV-2の拡散に対して実用的で大規模な効果は、まだ示されていないが、UV光の有望性はある。SSLEECのメンバー企業、Seoul Semiconductorは、4月初めに、同社のUV LED製品で「30秒で99.9%のコロナウイルス殺菌」を報告した。同社の技術は現在、自動車用に採用されつつある。無人車両の車内殺菌UV LEDランプ。

「現在の殺菌技術に最も関連が強い260 – 285 nm範囲のUV-C光は、人の皮膚にも有害であるので、それは現在では、殺菌時にだれもいないところで主に利用される」とZollnerは説明している。WHOは、手の消毒や皮膚の他の部分の消毒にUV殺菌ランプの使用に警告している。UV-C光への短時間露光でもやけどや眼損傷の原因となる。

COVID-19が世界的な勢いを増す前、SSLEECの材料科学者は、すでにUV-C技術の進歩に取り組んでいた。電磁スペクトルのこの領域は、固体照明では相対的新開地である。UV-C光は、水銀蒸気ランプにより一般に利用されている。Zollnerによると、UV LEDが効率、コスト、信頼性、寿命に関して、その潜在力を実現するには、多くの技術的前進が必要である。

ACS Photonicsでの発表で、も研究チームは、高品質深紫外(UV-C) LEDsの製造で、より洗練された方法を報告している。これは、半導体AlGaN膜をSiC基板上に成長させる必要がある。つまり、広く用いられているサファイア基板からの離脱である。

Zolnerによると、SiCを基板として用いることで、サファイアを用いるよりも効率的でコスト効果の高い成長が可能になる。これは、材料の原子構造が非常に調和しているからである。

「大雑把に言うと、基板と膜との構造(原子結晶構造)が相互に近ければ近いほど、高い材料品質達成は、ますます容易になる」(Zolner)。品質が良ければ良いほど、LEDの効率とパフォーマンスも優れている。サファイアは構造的に同じではなく、欠陥と不整合のない材料を造るには複雑な付加的手順が必要になる。SiCは完全に一致しているわけではないが、コストのかかる付加的方法を必要とせずに高品質を可能にする。

加えてSiCは、「理想的な」AlN基板よりも遙かに安価であるので、量産に適している。

ポータブル、即効性の水殺菌は、UV-C LED技術を開発しているときに、研究者が考えている主要アプリケーションであった。ダイオードの耐久性、信頼性、小型化は、浄水が利用できない世界の発展途上エリアでは、画期的なものになる。

COVID-19の出現は異次元であった。世界が、その病気のワクチン、治療、処置を見つけようと競っている時、除染と隔離は自己防衛のためにわれわれが持つ数少ない武器である。そのソリューションは、世界中に導入される必要がある。水殺菌目的のUV-Cに加えて、UV-C光は、人がいないときにスイッチが入るシステムに組込可能である。

「これは、ローコスト、薬品不要で、公共の場所、小売、個人や医療スペースを殺菌する便利な方法である」と同氏は話している。

「われわれの次のステップは、AlGaN/SiCプラットフォーム改善に取り組み、世界で最も効率的なUV-C光エミッタを生産することである」。