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Embora se saiba há muito tempo que a luz ultravioleta (UV) pode ajudar a matar agentes patogénicos causadores de doenças, a pandemia da COVID 19 colocou em destaque a forma como estas tecnologias podem livrar os ambientes dos germes. No entanto, as lâmpadas excimer e os LEDs que podem emitir luz diretamente nos comprimentos de onda UV profundos necessários geralmente têm baixa eficiência ou sofrem de vida útil curta. Além disso, a luz UV com comprimento de onda errado pode, na verdade, ser prejudicial às células humanas.
Agora, uma equipa liderada por investigadores da Universidade de Osaka mostrou como um dispositivo óptico feito de nitreto de alumínio pode ser usado para gerar luz UV profunda num método totalmente diferente das abordagens anteriores. A equipe utilizou um processo denominado “geração de segundo harmônico”, que se baseia no fato de que a frequência de um fóton, ou partícula de luz, é proporcional à sua energia.
A maioria dos materiais transparentes são considerados “lineares” no que diz respeito à sua resposta à luz, ou seja, os fótons não podem interagir uns com os outros. No entanto, dentro de certos materiais “não lineares”, dois fotões podem ser combinados num único fotão com o dobro da energia e, portanto, o dobro da frequência. Neste caso, dois fótons visíveis podem ser fundidos em um único fóton UV profundo dentro de um guia de ondas de nitreto de alumínio com menos de um mícron de largura. Um guia de ondas é um canal de material transparente com dimensões físicas escolhidas para que a luz nas frequências desejadas possa viajar facilmente. O guia de ondas ajuda a aproveitar as propriedades ópticas não lineares do material, para que a geração do segundo harmônico possa ocorrer com a mais alta eficiência.
“Nosso novo método de fabricação para geração de luz UV profunda empresta técnicas de processamento de semicondutores, o que permite o controle preciso da orientação do cristal de nitreto de alumínio. Isso era difícil de conseguir no passado”, explica o autor principal, Hiroto Honda.
O comprimento de onda da luz UV criada pelo dispositivo protótipo está dentro de uma faixa muito estreita que tem energia suficiente para matar germes, mas permanece praticamente inofensiva para os humanos.
“Os resultados do nosso projeto ajudam a mostrar que a compacidade e a eficiência são possíveis para ferramentas de desinfecção UV profunda, sem sacrificar a segurança humana”, diz o autor sênior Ryuji Katayama. Os pesquisadores esperam refinar este método para produzir dispositivos comerciais que consumam menos energia do que as opções anteriores.
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