Loại trừ COVID-19 bám trên các bề mặt, không khí và nước: Đèn LED tia cực tím - phương pháp hiệu quả, phi hóa chất

Ánh sáng cực tím và tác dụng khử trùng

Ánh sáng UV cho thấy rất nhiều hứa hẹn với khả năng tiêu diệt được 99,9% COVID-19 trong 30 giây. Tuy nhiên, không phải tất cả các bước UV đều giống nhau. Bức xạ UV được chia làm 3 loại, trong đó, UV-A và UV-B (2 loại bức xạ gặp rất nhiều trên trái đất với nhiều ứng dụng quan trọng) có nguồn gốc từ mặt trời, còn bức xạ UV-C hiếm gặp, chỉ có thể thu được thông qua các quá trình do con người thực hiện. UV-C là loại ánh sáng cực tím được lựa chọn để khử trùng không khí, nước và để làm bất hoạt các vi sinh vật.

Bức xạ UV-C có thể tiêu diệt 99,9% SARS-CoV-2 trong 30 giây. (Nguồn: news.ucsb.edu)

Kỹ thuật phát triển đèn LED UV-C

Trước đại dịch COVID-19, các nhà khoa học vật liệu tại Trung tâm SSLEEC (Đại học California, Santa Barbara, Hoa Kỳ) đã có những thành tựu quan trọng trong phát triển loại đèn LED UV-C. Mới đây, các nhà nghiên cứu thuộc Trung tâm SSLEEC và các công ty thành viên đã áp dụng một phương pháp tiên tiến hơn trong việc chế tạo các loại đèn LED UV-C chất lượng cao. Kỹ thuật mới này có liên quan đến quá trình lắng đọng một lớp màng film hợp kim bán dẫn chứa nhôm và gallium nitride (AlGaN) trên một cơ chất là silicon carbide (SiC) thay vì loại cơ chất sapphire được sử dụng rộng rãi trước đó.

Theo các nhà nghiên cứu, sử dụng cơ chất silicon carbide cho phép phát triển các vật liệu bán dẫn UV-C chất lượng cao một cách hiệu quả và ít tốn kém hơn so với sử dụng sapphire. Điều này là do tính chất gần gũi về mặt cấu trúc nguyên tử vật liệu. Theo quy luật chung, cấu trúc tinh thể nguyên tử của cơ chất và lớp màng film càng tương đồng thì càng dễ đạt được chất lượng vật liệu cao, chất lượng càng cao thì hiệu năng và công năng của đèn LED càng mạnh. Sapphire không tương đồng về cấu trúc và việc tạo được loại vật liệu không có sai sót thường phải cần thêm các bước bổ sung phức tạp. Silicon carbide không phải là vật liệu hoàn hảo, nhưng nó cho phép tạo được sản phẩm chất lượng cao mà không cần đến các phương pháp bổ sung tốn kém. Ngoài ra, silicon carbide có giá thành rẻ hơn nhiều so với loại cơ chất lý tưởng là aluminium nitride, do đó dễ dàng được sản xuất với số lượng lớn.

Tính cơ động, tác dụng khử trùng nhanh là những ứng dụng chủ yếu của công nghệ LED UV-C. Trong đó, các yếu tố về độ bền, độ tin cậy của diode và kích thước nhỏ gọn sẽ là những thách thức lớn ở những khu vực kém phát triển có nguồn nước sạch rất hạn chế.

Sự bùng nổ của đại dịch COVID-19 khiến thế giới phải chạy đua để tìm kiếm vắc-xin và các liệu pháp để điều trị bệnh. Cho đến hiện tại thì việc khử trùng, chống nhiễm khuẩn và cách ly là vũ khí duy nhất mà chúng ta đang có để tự bảo vệ mình. Những phương pháp này cần phải được triển khai trên phạm vi toàn cầu thì mới mang lại hiệu quả mong muốn. Ngoài mục đích thanh trùng nguồn nước, đèn LED UV-C cũng có thể được tích hợp vào các hệ thống hoạt động khi không có sự hiện diện của con người. Đây sẽ là phương pháp tiện lợi, phi hóa chất và rẻ tiền để khử trùng vệ sinh nơi công cộng, những khu vực riêng hay các không gian y tế.

Bức xạ UV-C có bước sóng nằm trong khoảng 260-285nm được áp dụng cho các công nghệ khử trùng hiện tại cũng có khả năng gây hại đối với da người, do đó chỉ được sử dụng ở những nơi không có con người hiện diện trong khoảng thời gian thực hiện việc khử trùng. Tổ chức Y tế Thế giới đã có những cảnh báo chống lại việc sử dụng đèn khử trùng bằng tia cực tím để vệ sinh tay và những vùng khác của da, bởi vì chỉ cần phơi nhiễm bức xạ UV-C trong thời gian ngắn cũng có thể gây bỏng và tổn thương ở mắt.

Ngọc Nguyễn

((Theo Sciencedaily))