Les LED ultraviolettes se révèlent efficaces pour éliminer les coronavirus des surfaces et, potentiellement, de l’air et de l’eau

Alors que COVID-19 continue de faire des ravages dans les populations mondiales, le monde se concentre singulièrement sur la recherche de moyens de combattre le nouveau coronavirus. Cela inclut le Solid State Lighting & Energy Electronics Center (SSLEEC) de l’université de Santa Barbara et ses entreprises membres. Les chercheurs y développent des LED ultraviolettes qui ont la capacité de décontaminer les surfaces – et potentiellement l’air et l’eau – qui ont été en contact avec le virus du SRAS-CoV-2.

« Une application majeure est dans les situations médicales – la désinfection des équipements de protection individuelle, des surfaces, des sols, dans les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation, etc. », a déclaré Christian Zollner, chercheur au doctorat en matériaux, dont les travaux portent sur l’avancement de la technologie des LED à lumière ultraviolette profonde à des fins d’assainissement et de purification. Il a ajouté qu’il existe déjà un petit marché pour les produits de désinfection aux UV-C dans le domaine médical.

En effet, ces derniers temps, l’attention s’est portée sur le pouvoir de la lumière ultraviolette pour inactiver le nouveau coronavirus. En tant que technologie, la désinfection par rayons ultraviolets existe depuis un certain temps. Et bien qu’elle soit pratique, son efficacité à grande échelle contre la propagation du SRAS-CoV-2 reste à démontrer. La lumière UV est très prometteuse : début avril, Séoul Semiconductor, une société membre de SSLEEC, a annoncé une « stérilisation de 99,9 % du coronavirus (COVID-19) en 30 secondes » grâce à ses produits LED UV. Leur technologie est actuellement adoptée pour l’automobile, dans des lampes LED UV qui stérilisent l’intérieur des véhicules inoccupés.

« La lumière UV-C dans la gamme 260 — 285 nm la plus pertinente pour les technologies de désinfection actuelles est également nocive pour la peau humaine, donc pour l’instant elle est surtout utilisée dans des applications où personne n’est présent au moment de la désinfection », a déclaré M. Zollner. En fait, l’Organisation mondiale de la santé met en garde contre l’utilisation de lampes de désinfection aux ultraviolets pour désinfecter les mains ou d’autres parties de la peau – même une brève exposition aux UV-C peut provoquer des brûlures et des lésions oculaires.

Avant que la pandémie de COVID-19 ne prenne une ampleur mondiale, les spécialistes des matériaux de SSLEEC travaillaient déjà à l’avancement de la technologie LED UV-C. Ce domaine du spectre électromagnétique est une frontière relativement nouvelle pour l’éclairage à semi-conducteurs ; la lumière UV-C est plus souvent produite par des lampes à vapeur de mercure et, selon Zollner, « de nombreuses avancées technologiques sont nécessaires pour que les LED UV atteignent leur potentiel en termes d’efficacité, de coût, de fiabilité et de durée de vie ».

Dans une lettre publiée dans la revue ACS Photonics, les chercheurs ont fait état d’une méthode plus élégante pour fabriquer des LED de haute qualité dans l’ultraviolet profond (UV-C) qui consiste à déposer un film d’alliage semi-conducteur de nitrure d’aluminium et de gallium (AlGaN) sur un substrat de carbure de silicium (SiC) – une différence par rapport au substrat de saphir, plus largement utilisé.

Selon M. Zollner, l’utilisation de carbure de silicium comme substrat permet une croissance plus efficace et plus rentable du matériau semi-conducteur UV-C de haute qualité que l’utilisation du saphir. Cela, a-t-il expliqué, est dû à la correspondance étroite entre les structures atomiques des matériaux.

« En règle générale, plus le substrat et le film sont similaires (en termes de structure cristalline atomique), plus il est facile d’obtenir des matériaux de haute qualité », a-t-il déclaré. Plus la qualité est bonne, plus l’efficacité et les performances des LED sont bonnes. La structure du saphir est différente, et la production d’un matériau sans défaut ni désalignement nécessite souvent des étapes supplémentaires compliquées. Le carbure de silicium n’est pas un matériau parfait, a déclaré M. Zollner, mais il permet d’obtenir une qualité élevée sans avoir recours à des méthodes supplémentaires coûteuses.

En outre, le carbure de silicium est bien moins cher que le substrat « idéal » en nitrure d’aluminium, ce qui le rend plus facile à produire en masse, selon M. Zollner.

La désinfection portable et rapide de l’eau était l’une des principales applications que les chercheurs avaient en tête lorsqu’ils ont développé leur technologie LED UV-C. La durabilité, la fiabilité et la petite taille des diodes allaient changer la donne dans les régions moins développées du monde où l’eau propre n’est pas disponible.

En plus des UV-C pour l’assainissement de l’eau, la lumière UV-C pourrait être intégrée dans des systèmes qui s’allument lorsque personne n’est présent, a déclaré M. Zollner.

« Cela permettrait de disposer d’un moyen peu coûteux, sans produits chimiques et pratique d’assainir les espaces publics, commerciaux, personnels et médicaux », a-t-il déclaré.

Source de l’histoire :

Materials par Université de Californie – Riverside. Original écrit par Holly Ober. Note: Le contenu peut être modifié en ce qui concerne le style et la longueur.


Référence du journal:

  1. Vincenzo Naddeo, Haizhou Liu. Editorial Perspectives: 2019 novel coronavirus (SARS-CoV-2): what is its fate in urban water cycle and how can the water research community respond? Environmental Science: Water Research & Technology, 2020; DOI: 10.1039/d0ew90015j

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