研究人员用DUV LED快速灭活人类呼吸道RNA病毒

Opto-Electronic Advances的一份新出版物讨论了DUV LEDs对人类呼吸道RNA病毒的快速灭活。文章探讨了对人类呼吸道RNA病毒进行更好的消毒方法的必要性，强调了汞灯的局限性。基于AlGaN的DUV LEDs具有环保、紧凑和节能的特点，是一种有希望的替代方案。

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研究表明，这些LED，尤其是256纳米的LED，可以在短时间内实现对SARS-CoV-2和IAV的100%消毒和灭菌。研究结果表明，DUV LEDs提供了一种更便携、更环保、更高效的病毒消毒方法。

人类呼吸道RNA病毒，如SARS-CoV-2（导致COVID-19的病毒）和甲型流感病毒（IAV），通过呼吸道传播在人类中迅速传播。这些病毒在世界范围内造成了大量的发病率、死亡率、经济损失和大流行病。因此，开发更有效和广谱的表面和环境消毒方法，以减少人类呼吸道RNA病毒传播的风险是至关重要的。

基于AlGaN的DUV LED的工作波长、典型结构以及在消毒和灭菌领域的应用。资料来源：OEA

传统的消毒方法及其局限性

深紫外（DUV）光照射是一种有效的病毒灭活方法，因为它能破坏病毒的基因组。传统上，汞灯被用来进行病毒消毒。然而，这些灯有各种缺点，包括毒性、易碎性、体积大、寿命短和产生臭氧。此外，《关于汞的水俣公约》从2020年起禁止生产、进口和出口含汞产品。因此，迫切需要一种生态友好和高效的杀菌替代品。

以基于AlGaN的DUV LED作为替代品

基于氮化铝（AlGaN）的DUV LED，其波长可在365至210纳米之间调整，是一种有前途的汞灯替代品。这种解决方案具有无污染、紧凑和节能的优点。通常，这些基于AlGaN的DUV LED是在氮化铝（AlN）/蓝宝石模板上异质生长的，因为AlN单晶衬底成本太高。氢化物气相外延（HVPE）热退火（HTA）方法由于其简单、高效和稳定，似乎是最有希望获得的高质量AlN/蓝宝石模板。然而，管理HTA AlN/蓝宝石模板所表现出的强压应力（SCS）是很重要的，它可能影响AlGaN的质量并使器件制造过程复杂化。

研究方法和结果

本文作者对应力工程、器件制备以及使用基于AlGaN的DUV LED对人类呼吸道RNA病毒的灭活效率进行了研究。研究人员发现，通过在SCS AlN/蓝宝石衬底和AlGaN外延层之间插入一个超晶格结构，可以有效缓解SCS。这种干预将AlGaN外延层的位错密度降低了一个数量级以上，并实现了原子级的平坦表面，改善了LED外延界面的质量。研究小组制备了不同峰值波长的AlGaN基DUV LED，并研究了它们对各种人类呼吸道RNA病毒的消毒和杀菌效果。

研究结果显示，在病毒浓度为3.8×10^5 PFU/mL时，所有测试的LED都能在60秒内对SARS-CoV-2和IAV实现100%的消毒和灭菌。特别是256纳米的LED显示了卓越的消毒和灭菌效率，在短短10秒内实现了100%的灭活。此外，这种LED在更高的病毒浓度和不同的病毒附着表面环境下也有出色的表现。这些发现表明，DUV LED可以更便携、更环保、更广泛、更有效地消毒病毒。

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光与应用国家重点实验室的李大兵和孙晓娟研究组主要从事宽带隙氮化物半导体材料及其光电器件的研究，涉及材料和器件物理、缺陷和掺杂控制、结构外延生长、LED和光电探测器器件制备和应用。该研究小组专注于宽带隙氮化物半导体领域已超过10年。目前，研究组有10多名全职员工，20多名硕士和博士研究生。研究组在高质量AlN材料制备、氮化物缺陷演化力学、高效超宽带氮化物p型掺杂、高性能光电器件等方面取得了多项创新成果。

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