Yn ddiweddar, cynhaliodd tîm ymchwil Li Dabing a Sun Xiaojuan o Sefydliad Opteg, Mecaneg Gain a Ffiseg Changchun, Academi Gwyddorau Tsieineaidd, a thîm ymchwil Xu Ke o Labordy Firoleg Allweddol y Wladwriaeth ym Mhrifysgol Wuhan beirianneg straen, paratoi dyfeisiau a paratoi dyfeisiau o LEDau uwchfioled dwfn epitaxial seiliedig ar AlGaN ar swbstradau templed AlN/saffir straen cywasgol cryf, yn ogystal â'r ymchwil ar effeithlonrwydd glanweithio firysau RNA anadlol dynol. Paratowyd LEDau uwchfioled dwfn yn seiliedig ar AlGaN gyda gwahanol donfeddi brig o 256 nm, 265 nm a 278 nm, a gafodd effaith lanweithio ardderchog ar firysau RNA anadlol dynol.
Cefndir:
Mae firysau RNA anadlol dynol, fel SARS-CoV-2 a ffliw A (IAV), yn achosi morbidrwydd sylweddol, marwolaethau, colled economaidd, a chlefyd pandemig ledled y byd. Felly, mae angen datblygu dulliau diheintio arwyneb ac amgylcheddol mwy effeithlon a sbectrwm eang i leihau'r risg o drosglwyddo firws RNA anadlol dynol.
Mae golau uwchfioled dwfn yn ffordd effeithiol o anactifadu firysau trwy amharu ar eu genomau. Defnyddir lampau mercwri yn gyffredin i lanweithio firysau, ond mae ganddynt anfanteision gwenwyndra, brau, swmpusrwydd, hyd oes byr a chynhyrchu osôn. O dan Gonfensiwn Minamata, gwaherddir cynhyrchu, mewnforio ac allforio cynhyrchion sy'n cynnwys mercwri o 2020. Mae angen dybryd am gynnyrch glanweithio effeithlon ac ecogyfeillgar. Gellir tiwnio LEDau UV dwfn AlGaN o 365 nm i 210 nm ac maent yn ddewis arall yn lle sterileiddio lampau mercwri oherwydd eu diffyg llygredd, maint bach, ac arbed ynni, fel y dangosir yn Ffigur 1.
Mae astudiaethau wedi dangos y gall LEDau uwchfioled dwfn sy'n seiliedig ar AlGaN anactifadu bacteria fel Escherichia coli, Staphylococcus aureus, a Candida albicans yn effeithiol, ac mae gan wahanol facteria sensitifrwydd gwahanol i donfeddi gwahanol. Mae'r donfedd o dan 260 nm yn cael effaith anactifadu dda ar facteria. Fodd bynnag, mae'r ymchwil ar effaith glanweithio LEDs AlGaN ar SAR-CoV-2 ac IAV fel arfer yn canolbwyntio ar 265 ~ 365 nm, ac mae ganddo fodd ffynhonnell golau integredig a chrynodiad firws isel. Mae'n rhaid amcangyfrif yn fwy cywir pa mor anweithredol yw SARS-CoV-2 ac IAV gan LEDs UV dwfn mwy cludadwy sy'n seiliedig ar donfedd fyrrach AlGaN.
Mae LEDau UV dwfn sy'n seiliedig ar AlGaN fel arfer yn heteroepitaxial ar dempledi AlN/saffir. Dros y ddau ddegawd diwethaf, cafwyd templedi AlN / saffir o ansawdd uchel trwy amrywiaeth o ddulliau, ac efallai mai'r dull anelio tymheredd uchel yw'r cymhwysiad diwydiannol mwyaf addawol oherwydd ei symlrwydd, effeithlonrwydd a sefydlogrwydd. Fodd bynnag, mae templedi AlN / sapphire anelio poeth tymheredd uchel fel arfer yn dangos straen cywasgol cryf, a all effeithio'n sylweddol ar ansawdd yr AlGaN uchaf.
Ar y naill law, gall straen cywasgol cryf achosi patrwm twf SK, gan arwain at strwythur ynys tri dimensiwn sy'n cynhyrchu afleoliadau edau dwysedd uchel ac arwynebau garw. Ar y llaw arall, gall straen cywasgol cryf achosi effaith traction, gan arwain at gyfansoddiad anhomogenaidd ac effeithlonrwydd dopio isel. Yn ogystal, mae straen cywasgol cryf yn debygol o ddiraddio'r ddyfais yn ystod y broses weithgynhyrchu. Felly, mae angen llacio'r straen cywasgol cryf ar gyfer dyfeisiau epitaxial ar y templed straen cywasgol cryf AlN/saffir.
Uchafbwyntiau Ymchwil:
Mewn ymateb i'r problemau uchod, cynhaliodd tîm ymchwil Li Dabing a Sun Xiaojuan o Sefydliad Opteg, Mecaneg Gain a Ffiseg Changchun, Academi Gwyddorau Tsieineaidd, a thîm ymchwil Xu Ke o Labordy Firoleg Allweddol y Wladwriaeth Prifysgol Wuhan straen peirianneg, paratoi dyfeisiau a pharatoi dyfeisiau o LEDau uwchfioled dwfn epitaxial seiliedig ar AlGaN ar swbstradau templed AlN/saffir straen cywasgol cryf, yn ogystal â'r ymchwil ar effeithlonrwydd dyfeisiau wrth lanweithio firysau RNA anadlol dynol.
Darganfyddir, trwy fewnosod strwythur superlattice rhwng y swbstrad straen cywasgol cryf AlN / saffir a'r haen epitaxial AlGaN, gellir lleddfu straen cywasgol cryf y swbstrad ar yr haen epitaxial yn effeithiol, a dwysedd dadleoli haen epitaxial AlGaN yw wedi'i leihau gan fwy na threfn maint o'i gymharu â'r dull epitaxial uniongyrchol, ac mae gan yr wyneb fflatio lefel atomig, a all wella ansawdd rhyngwyneb LED epitaxial yn sylweddol.
Yn seiliedig ar y dull hwn, gwnaeth y tîm ymchwil LEDs uwchfioled dwfn yn seiliedig ar AlGaN gyda thonfeddi brig gwahanol o 256 nm, 265 nm, a 278 nm, sy'n cyfateb i bwerau optegol o 6.8 mW, 9.6 mW, a 12.5 mW ar 100 mA.
Ar yr un pryd, astudiodd y tîm ymchwil effaith glanweithio gwahanol donfeddi ar firysau RNA anadlol dynol SARS-CoV-2, IAV a firws parainfluenza dynol (HPIV) ar yr un dwysedd pŵer optegol (0). 8 mW/cm2). Dangosodd y canlyniadau fod pob LED tonfedd yn glanweithio 100% SARS-CoV-2 ac IAV o fewn 60 eiliad ar grynodiad firws o 3.8 × 105 PFU/mL. Yn eu plith, gall 256 nm-LEDs lanweithio 100% SARS-CoV-2 ac IAV mewn 10 eiliad, gan ddangos effeithlonrwydd glanweithio uwch na LEDs tonfedd hir.
Yn ogystal, mewn crynodiadau firws uwch a gwahanol arwynebau atodi firws, dangosodd 256 nm-LEDs effeithiau glanweithio rhagorol hefyd. Bydd y canlyniadau hyn yn helpu LEDs UV dwfn i ddiheintio firysau mewn ffordd fwy cludadwy, ecogyfeillgar, sbectrwm eang ac effeithlon.
Ffig.1 Tonfedd gweithio a strwythur LED uwchfioled dwfn yn seiliedig ar AlGaN a'i gymhwysiad ym maes glanweithdra
Mae'r gwaith yn seiliedig ar y thema "Anactifadu cyflym o firysau RNA resbiradol dynol trwy arbelydru uwchfioled dwfn o deuodau allyrru golau ar dempled AlN / Sapphire tymheredd uchel wedi'i anelio" Cyhoeddwyd y teitl hwn yn Opto-Electronic Advances, Rhifyn 9, 2023 .
