用手持紫外线设备杀灭冠状病毒可能是可行的

宾夕法尼亚州立大学、明尼苏达大学和两所日本大学的研究人员表示，一种个人手持设备，通过发射高强度紫外线来杀死新型冠状病毒，从而对区域进行消毒，现在是可行的。

有两种常用的方法来消毒和消毒细菌和病毒的地方-化学品或紫外线照射。紫外线辐射在200到300纳米的范围内，可以摧毁病毒，使病毒无法繁殖和感染。在当前大流行期间，需要广泛采用这种有效的紫外线方法，但它需要发出足够高剂量紫外线的紫外线辐射源。虽然目前存在这种高剂量的设备，但紫外线辐射源通常是一种昂贵的含汞气体放电灯，它需要高功率，寿命相对较短，而且体积庞大。

解决方案是开发高性能的紫外发光二极管，这将是更便携、更持久、更节能和更环保的。当这些led存在时，由于电极材料必须对紫外光透明，对其施加电流进行光发射变得复杂。

“你必须确保有足够的紫外线剂量来杀死所有的病毒，”宾夕法尼亚州立大学材料科学、物理和化学副教授罗曼·恩格尔-赫伯特(Roman Engel-Herbert)说。“这意味着你需要一个高性能的UV发光二极管，它能发射高强度的UV光，这是目前使用的透明电极材料所限制的。”

虽然为显示器、智能手机和LED照明寻找在可见光谱下工作的透明电极材料是一个长期存在的问题，但紫外光的挑战则更加困难。

宾夕法尼亚州立大学(Penn State)材料科学与工程专业的博士研究生约瑟夫·罗斯(Joseph Roth)说:“目前还没有很好的办法来解决紫外透明电极的问题。”“目前，可见光应用的常用材料溶液虽然在紫外线范围内吸收过多，但仍在使用。”对于已经确定的紫外线透明导体材料，根本没有好的材料选择。”

找到合适的新材料是提高UV LED性能的关键。宾夕法尼亚州立大学的研究小组与明尼苏达大学的材料理论家合作，很早就认识到这个问题的解决方案可能会在最近发现的一种新的透明导体中找到。当理论预测指向了铌酸锶材料时，研究人员找到了他们的日本合作者，获得了铌酸锶薄膜，并立即测试了它们作为紫外线透明导体的性能。虽然这些薄膜有望实现理论预测，但研究人员需要一种沉积方法，以可伸缩的方式将这些薄膜整合在一起。

罗斯说:“我们立即尝试用工业上广泛采用的标准薄膜生长技术——溅射法来生长这些薄膜。”“我们是成功的。”

这是迈向技术成熟的关键一步，使这种新材料以低成本和高数量集成到UV LEDs成为可能。恩格尔-赫伯特和罗斯都认为，在这场危机中，这是必要的。

罗思解释说:“虽然我们开发紫外线透明导体的第一个动机是为水消毒建立一个经济的解决方案，但我们现在意识到，这一突破性的发现可能提供了一个解决方案，可以消除可能分布在建筑物暖通空调系统中的气溶胶中的COVID-19。”病毒消毒的其他应用领域是人口密集和频繁的地区，如剧院、运动场和公共交通工具，如公共汽车、地铁和飞机。

他们的发现今天(6月1日)发表在《物理通讯》杂志的网络版上。与罗斯和恩格尔-赫伯特合著的还有来自宾州州立大学的Yoonsang Park、Alexej Pogrebnyakov和Venkatraman Gopalan;日本东北大学的冈大一;东京大学的Yasushi Hirose和Tetsuya Hasegawa;以及明尼苏达大学的Arpita Paul和Turan Birol。这篇题为“SrNbO3作为可见和紫外光谱中的透明导体”的论文可以在网上免费获得。

国家科学基金会通过DMREF项目和研究生研究奖学金以及日本科学促进协会KAKENHI项目支持了这项工作。