Por Sonia Fernández
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A medida que COVID-19 continúa devastando las poblaciones mundiales, el mundo se centra singularmente en encontrar formas de combatir el nuevo coronavirus.
Eso incluye el Centro de Electrónica de Iluminación y Energía de Estado Sólido (SSLEEC), de la UCSB y las compañías miembros.
Los investigadores están desarrollando LED ultravioletas que tienen la capacidad de descontaminar superficies, y potencialmente aire y agua, que han estado en contacto con el virus SARS-CoV-2.
«Una aplicación importante es en situaciones médicas: la desinfección de equipos de protección personal, superficies, pisos, dentro de los sistemas de HVAC, etc.», indicó el investigador de Doctorado en Materiales, Christian Zollner, cuyo trabajo se centra en el avance de la tecnología LED ultravioleta profunda para propósitos de saneamiento y purificación.
Agregó que ya existe un pequeño mercado para productos de desinfección UV-C en contextos médicos.
De hecho, últimamente se ha prestado mucha atención al poder de la luz ultravioleta para inactivar el nuevo coronavirus.
Como tecnología, la desinfección con luz ultravioleta ha existido por un tiempo.
Y si bien la eficacia práctica a gran escala contra la propagación del SARS-CoV-2 aún no se ha demostrado, la luz UV es muy prometedora: la empresa miembro de SSLEEC, Seoul Semiconductor, a principios de abril informó una “esterilización del coronavirus al 99.9% (COVID- 19) en 30 segundos” con sus productos LED UV.
Su tecnología se está adoptando actualmente para uso automotriz, en lámparas LED UV que esterilizan el interior de vehículos desocupados.
Vale la pena señalar que no todas las longitudes de onda UV son iguales. Las UV-A y UV-B, los tipos que se reciben en la Tierra por cortesía del Sol, tienen usos importantes, pero el raro UV-C es la luz ultravioleta preferida para purificar el aire y el agua y para inactivar microbios.
Ésta solo se pueden generar mediante procesos creados por el hombre.
«La luz UV-C en el rango de 260 – 285 nm más relevante para las tecnologías de desinfección actuales también es perjudicial para la piel humana, por lo que por ahora se usa principalmente en aplicaciones donde no hay nadie presente en el momento de la desinfección», dijo Zollner.
De hecho, la Organización Mundial de la Salud advierte contra el uso de lámparas de desinfección ultravioleta para desinfectar las manos u otras áreas de la piel; incluso una breve exposición a la luz UV-C puede causar quemaduras y lesiones oculares.
Antes de que la pandemia del COVID-19 afectara mundialmente, los científicos de materiales en la 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.
EL PROCESO
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, confiabilidad y vida útil».
En una carta publicada en la revista ACS Photonics, los investigadores informaron un método más elegante para fabricar LED ultravioleta profundo (UV-C) de alta calidad que implica depositar una película del nitruro de aluminio y galio (AlGaN) de aleación de semiconductores en un sustrato de carburo de silicio (SiC): una desviación del sustrato de zafiro más 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 zafiro.
Esto, explicó Zollner, se debe a la proximidad de las estructuras atómicas de los materiales.
«Como regla general, cuanto más estructuralmente similar (en términos de estructura de cristal atómico) el sustrato y la película son entre sí, más fácil es lograr una alta calidad del material», explicó el científico.
Así, cuanto mejor sea la calidad, mejor será la eficiencia y el rendimiento del LED.
El zafiro es estructuralmente diferente, y la producción de material sin defectos y desalineaciones a menudo requiere pasos adicionales complicados.
El carburo de silicio no es una combinación perfecta, señaló Zollner, pero permite una alta calidad sin la necesidad de métodos costosos y adicionales.
Además, el carburo de silicio es mucho menos costoso que el sustrato de nitruro de aluminio «ideal», lo que lo hace más amigable con la producción en masa, según Zollner.
La desinfección de agua portátil y de acción rápida fue una de las principales aplicaciones que los investigadores tenían en mente al desarrollar su tecnología LED UV-C; la durabilidad, confiabilidad y factor de forma pequeño de los diodos cambiarían el juego en áreas menos desarrolladas del mundo donde no hay agua limpia disponible.
La aparición de la pandemia de COVID-19 ha agregado otra dimensión. A medida que el mundo corre para encontrar vacunas, terapias y curas para la enfermedad, la desinfección, la descontaminación y el aislamiento son las pocas armas que existen para protegerse.
“Además de la UV-C para fines de saneamiento del agua, la luz UV-C podría integrarse en sistemas que se encienden cuando no hay nadie presente. Esto proporcionaría una forma conveniente, de bajo costo, libre de químicos y para desinfectar espacios públicos, minoristas, personales y médicos, dijo Zollner.
Por el momento, sin embargo, es un juego de paciencia, ya que Zollner y sus colegas esperan que termine la pandemia, ya que la investigación en la UCSB se ha ralentizado para minimizar el contagio de sus miembros.
«Nuestros próximos pasos, una vez que se reanuden las actividades de investigación en UCSB, es continuar nuestro trabajo para mejorar nuestra plataforma AlGaN / SiC y así producir los emisores de luz UV-C más eficientes del mundo», finalizó Zollner.
