Коллектив российских ученых разработает метод получения долговечных и недорогих ультрафиолетовых светодиодов с короткой волной излучения, способной быстро дезинфицировать различные помещения и общественный транспорт от коронавируса. Об этом ТАСС сообщил руководитель группы, руководитель проекта, глава лаборатории структурных и фазовых превращений в конденсированных средах Института проблем машиноведения (ИПМ) РАН Сергей Кукушкин.
"Предположим, в аэропорту приземлился пассажирский самолет, на котором прилетел человек и через несколько часов выяснилось, что он заражен коронавирусом, а самолет уже улетел с другими пассажирами. Одним из перспективных средств быстрой дезинфекции самолета мог бы стать ультрафиолет, который широко применяется для этих целей в медицине. Проблема состоит в том, что пока не существует дешевого и массового источника, способного генерировать такое излучение с нужной длиной волны, чтобы гарантированно уничтожить в конкретном помещении клетки коронавируса. Цель нашего проекта - собрать светодиод, который бы все это умел, был недорогим и долговечным", - сказал Кукушкин.
По его словам, для того, чтобы светодиод мог очистить помещение от коронавируса, длина волны его излучения должна быть очень короткой. Поэтому участники проекта работают над эффективным внедрением в структуру светодиода особых атомов нитрида алюминия, которые обеспечат нужную длину волны. Сложность состоит в том, чтобы разместить атомы в нужном порядке и не повредить целостность материала.
"Мы создаем специальный переходный слой из карбида кремния между кремниевым основанием светодиода и нитридом алюминия. Переходный слой станет площадкой на которой с помощью технологии выращивания материалов, ранее разработанной в ИПМ РАН, мы уложим атомы нитрида алюминия в конфигурации, необходимой для функционирования светодиода. Выращивание позволит быстро и безопасно разместить материалы, не повредив структуру материала", - отметил Кукушкин.
По его словам, КПД медицинских кварцевых ламп, которые широко используют для дезинфекции, составляет примерно 15% - столько электроэнергии уходит на ультрафиолетовое излучение, а остальное на видимый свет и нагревание.
Современные ультрафиолетовые светодиоды с длиной волны 260-310 нанометров обладают еще более низким КПД, там нет даже 15%. Основная энергия уходит на нагревание, которое влияет на срок службы изделия. "Светодиод, который создаем мы, благодаря заданной структуре материала, будет обладать КПД значительно превышающий 15%, он будет меньше нагреваться и будет более долговечным", - рассказал Кукушкин.
По его словам, над проектом, помимо ученых из ИПМ РАН, работает группа ученых из Научно-технологического центра микроэлектроники и субмикронных гетероструктур РАН, а также специалисты предприятия Научно-технический центр "Новые Технологии" (НТЦ НТ).
Кварцевые светодиоды, используемые для дезинфекции в больницах обладают недостаточно короткой длинной волны - около 400-480 нанометров. Для эффективной борьбы с коронавирусом необходимо, чтобы этот параметр составлял 260-300 нанометров и меньше.
Для того, чтобы светодиод обладал такой короткой длинной волны в его производстве используют нитрид алюминия - полупроводниковый материал сложный в получении. При этом не достаточно просто использовать нитрид алюминия, его нужно встроить в диод так, чтобы не повредить кристаллическую решетку вещества, а также в строго определенных участках светодиода. Поэтому такие изделия являются затратными.
Комментарии
Поздно спохватились. Пока они раскачаются, про вирус уже все забудут.
Светодиод, который создаем мы, благодаря заданной структуре материала,
*******************
Это в процессе ,а такие вещи за один день не создаются.У китайцев коронка началась в декабре,но вот проблему решить не удалось,многие даже выпуск масок наладить не смогли...
Так они и не вчера начали. Эти работы уже десятки лет идут по всему миру. Вирус-не вирус, УФ-светодиоды всем нужны (один только рынок обеззараживания воды - миллиарды).
Вот кстати да.
Захотел как-то затариться УФ светодиодами( которые не т.н черного света, а именно УФ, что ионизирует воздух и проч веселье ), а их.. нет.
Продают лишь какие-то полулабораторные западные конторы, по непомерным ценам, еще и сами параметры у светодиодов совершенно неприличные( КПД низкий, а рабочие токи - единицы-десятки-сотни миллиампер. Такими, "светодиодами" разве что, рюмку воды "облучить" можно.. еще и срок службы "так себе" - и это очень мягко говоря ).
В общем, очень хорошо, что зашевелились-таки в этом направлении.
Того глядишь, еще и "выстрелит".
Поищите те, что стоматологи для отверждения пломб применяют. Но да, как все в стоматологии - дорого )))
Нет, там вообще не то. Там мощные на 380нм. По крайней мере, на эту длину волны большинство составов заточено.
Там. скорее всего, вообще не то( ни разу при "отверждении" озоном не пахло, да и ожог полости рта можно было бы запросто получить ).
Полимеры нынче отверждаются обычно условно-мягким УФ, не имеющим каких-либо дезинфицирующих свойств..
Т.е просто невидимый для глаз свет, который может попортить зрение.
И светодиоды, в т.ч мощные для подобных длин волн сейчас обычно стоят не сильно дороже обычных сверхярких.
А для дезинфекции и тп нужен более коротковолновый УФ и там кварцевым лампам пока реальной замены нет.
Деньги выбьют - это главное.
Реально нужны для технологических целей 200-250нм ЛАЗЕРНЫЕ источники или равные им дешёвые в диапазоне мощностей 500мВт - десятки кВт. Причём если для нанолитографии доступной нужны источники излучения коротковолновые, просто с высокой пространственной когенернтностью, то для новых вычустройств потребуются источники как мощные так и не очень с рядом свойств ныне если и применяемых то разве в экспериментах над необычными состояниями вещества и работах с временем - последнее не в РАН - там 5 колонна эффективно загасила все перспективные работы.
Кукушкин вполне приличный специалист - его работы по широкозонных полупроводникам достаточно известны, как и Кавокин - лично знал, но зная сроки предыдущих разработок много воды утечёт. Проще другими методами. Но он академик РАН, так что из 5 колонны. Наиболее интересные результаты и подходы были у Петра Сергееевича Копьёва. В частности именно ему обязан определением требований к границам структуры диэлектрик-проводник и диэлектрик-сверхпроводник для первых вариантов моих постполупроводниковых вычислителей (2002 год). Мне кажется он хорошо понимает квантовомеханические свойства того что принято называть электронами. Если бы скрестить его работы с работами по электронной синергетики Санина, то можно иметь по крайней мере 2 типа новых вычислительных устройств и датчиков.
"Светодиод, который создаем мы, благодаря заданной структуре материала, будет обладать КПД значительно превышающий 15%" - в конце 1990-х обсуждал с Сейсяном и Копьёвым возможности получения не просто излучения но когерентного на аналоге VCSEL с применением массивов высокоупорядоченных квантовых точек. Как и с ними и некоторыми другими, в т.ч. Денисюком - бездиссипативный компьютинг с полностью оптической связью.
УФ на квантовых точках, да ещё и как активная среда - это звучит прикольно, конечно... до тех пор, пока не возникает нужда создать РЕАЛЬНО такую структуру.
Собссно, любой физик-второкурсник её, требуемую, на бумажке набросает - слой инжекции, там квантовые ямы (если не аб инитио, то пертурберативно от имеющегося посчитать можно). ПО границам активного слоя - формирующие волновод слои... фигня вопрос. Проблема решена!
...ага. На бумаге. :)
А мне, почему-то думается, что хороший КПД можно получить только в гиротронах на ДЭГ. Подобные работы велись в позднем СССР, потом задушили.
Дальний УФ на переходах будет всегда хреново - решётка шибко мешает.
Не факт, что всегда. :)
Синие - сделали же, и КПД - просто офигенный сейчас. А аргументы были такие же, многие не верили, что это вообще реально. Синий - это тоже уже около 3эВ, мягко говоря, неудобные материалы.
Практически факт. На такой энергии уже запросто перескакивают электроны с внутренних оболочек, а не только с внешних валентных. Неудобность материалов - дело десятое.
Так это же от материалов и зависит. :)
Как по Вашему оптику делают для глубокого УФ? Области фундаментального поглощения - за шириной ЗЗ, а есть материалы и с десятком эВ (фторид лития, допустим - аж 11эВ).
Неудобность в том и заключается, чтобы найти/сделать материал, имющий широкую ЗЗ и приличную зону (и населённую) изобразить полупроводник из такого материала довольно заморочно. Но если долго любиться - то можно. Ещё раз: смотрите на пример синих диодов. Это уже три эВа, очень жёсткий УФ - ну, допустим, 5эВ. Этого уже достаточно для абсолютного большинства применений и замены ртути везде.
// изобразить полупроводник из такого материала довольно заморочно
Вотвот.
Дело не просто в ширине зоны, а в куче безызлучательных переходов, которые подавляют всё и вся. Сейчас с расчётом зон в материалах стало всё гораздо проще, вон, товарищ Оганов такое считате, что лет 10 назад никому и не снилось.
Фторид лития - для одноэлектронной связи это предел энергии, больше не бывает. Что ещё? А3В5?
\\ Но если долго любиться - то можно
Честно говоря, не вижу поводов так думать.
Безызлучательные переходы - это не так плохо, как Вам кажется. Во многих (почти всех) случаях поборимо просто качеством материала: в чистом кристалле переходов весьма счётно (собссно, если переходы проблемой матрицы, то там имеются подзоны, правда? :)) , проблемы - это всякие ваканскии такие-сякие, междоузлия и примеси. То есть, технологические проблемы-то. И да, кремний на заре электроники, пока не научились нормально чистить и растить) тоже убивал носители почём зря. Ничего, разобрались же.
Сложность роста современных светодиодов - вообще зашкаливает. Если в горящем цирке любящая друг друга на канате и одновременно жонглирующая пара акробатов будет ещё носить красные штаны и насвистывать Мурку, это сделает их работу лишь немногим сложнее.
В смысле "спохватились"? :)
Эти работы десятками лет идут. По всему миру. То, что учёные, получив хороший повод, засветились в газетах и пропиарились в хорошем смысле - ничего не меняет.
Хороший (с высоким КПД) УФ-диод - очень сложная штука. На создание синего СИД ушло более 20 лет, и если б не фанатичность Накамуры (его пинали, лишили помощников, от него ушла жена в процессе), фига с два мы имели бы сегодня синие светодиоды и как следствие - светодиодное освещение вообще.
Я бы сказал, это штука противная всей логике использования полупроводников: широкая запрещённая зона очень плохо и сложно совмещается с хорошей проводимостью и высоким КПД инжекции-рекомбинации.
Все-таки, Алферова тоже забывать не надо..
Алфёров - это самая база. Для создания синих диодов потребовалось ещё очень много всего, технологически и научно они гораздо сложнее красных (хотя, казалось бы, разница - всего лишь цвет).
Я уже плохо помню все, что он наделал, наоткрывал и напридумывал, но, вроде, именно он заложил базу как раз для сверхъярких светодиодов( и вообще, пп-излучателей высокой интенсивности, а не едва заметных "светилок" )
Да. Потому что его гетероструктуры, радикально сократили область рекомбинации и увеличили инжекци вплоть до создания инверсной заселённости. Откуда лазеры и современные "сверхъяркие" СИД - которые тоже сверхлюминесцентные в массе.
Так я не про разработку говорил, а про само заявление.
Ультрафиолетом помещения обеззараживают уже лет 70, так что эта технология без спроса не останется в любом случае.
Помещения - это копейки.
Главное - это ВОДА. Покупателей там мало, тысячи-десятки тысяч, но закупаемый объём (в ваттах УФ) у каждого такой, что одного хватит, чтоб оправдать разработку. И на обеззараживание питьевой, и на обеззаращивание стоков. Там потенциальный спрос - гигаватты.
Причём, ртуть уже давно не устраивает по куче параметров (и обслуживать дорого, и в питьевой воде - это риски)... а альтернатив - нет.
Вроде гигаватты с полупроводниками не особо дружат, еще не известно заборят ли они там ртуть. А вот появление компактных и долговечных маломощных источников УФ может и новые ниши для дезинфекции создать. Например штатно встраиваемые светильники во всём общественном транспорте, чтобы не приходилось как сейчас вручную их по вагонам метро развешивать:
Вопрос качества СИД. В освещении же уже почти всё забороли.
Вешать по вагонам придётся в любом случае... просто ради безопасности. Нечаянно включив, можно куче народу глаза повыжигать. В любом случае - этого немного.
В больницах дезинфекции ультрафиолетом и до карантина делались, и дальше будут. Пусть разрабатывают. Купим потом у китайцев.
Пусть разрабатывают - не вопрос. Я про саму шумиху.
У китайцев они и так есть. Интересовался когда-то в целях освещения террариума. А то газоразрядок не напасёшься.
Ты с длиной волны ничего не попутал?
Давно по магазинам светодийным не ходил, да?
https://www.chipdip.ru/product/vlmu35cm00-280-120?utm_source=google&utm_medium=cpc&position_type={position_type}|k50id|pla-293946777986|cid|9702806294|aid|427288775257|gid|104750175572&utm_campaign=G_tovarnieobjavlenija&utm_content=text1_ga&utm_term=
Разработки завершились 10 лет назад: https://www.researchgate.net/publication/227675569_222-282_nm_AlGaN_and_InAlGaN-based_deep-UV_LEDs_fabricated_on_high-quality_AlN_on_sapphire
278нм с КПД сильно менее паравозного.
Ну, я и не говорю, что всё прекрасно сейчас. Просто светодии такие давным-давно уже есть, многие не в курсе.
То, что наши хотят денег на разработку новых - это хорошо, хороший КПД и дешевизна завсегда пригодятся.
:) Нет. Ни у кого нету.
Да, есть коротковолновые СИД, но у "честных" - КПД около процента и низкий ресурс (уж точно ртуть лучше), а с утроением частоты - отдельная история.
Длинноволновых "как бы УФ" - много. На 380нм даже вполне приличные есть, и даже 320нм можно найти... Против бактерий даже слегка поможет. Но реально убойный для любой живности (включая вирусы) УФ - это короче 250нм.
Амулеты будут делать.
У светодиодов энергетики не хватит на помещение. Метр от светодиода, два метра от светодиода четыре метра от светодиода и от излучения остаются следовые количества...
Если светить 6 часов.. может чей-то и будет и может и нет.
Лампы сейчас дешево и эффективно.
Дезинфекция воздуха делается проточно с последующей нейтрализацией остаточного озона, так что, расстояние не очень важно. А вот мощность и ресурс - совсем другое дело.
Вот как раз задача (одна из) в том и состоит, чтобы "энергетики хватило". :)
Когда-то было сложно себе представить, что светодиодами будут освещаться (а я ещё помню статью из 80-х в "Юном технике", и как я дитём недоверчиво смотрел на имевшиеся у меня Ал307В :)).
Лампы (там где они реально нужны, а не ради баловства) - это очень дорого. Низкий ресурс и куча проблем. Представьте себе водоканал какой-нить, и какая там мощь работает на стоках.
Второй месяц трындят,что вот-вот вакцина появится,то суперсанитайзер выпустят,то таблетки....Все это информационный шум ,воодушевить людей.
LED UVC диапазона на рынке присутствуют. Пример: https://ru.mouser.com/datasheet/2/245/Luminus_XST-3535-UV_Datasheet-1650541.pdf
И стерилизаторы делают...в т.ч. проточные. К примеру: http://www.cisuvc.com/content/documents/files/CIS_Klaran_WD_DS_032020.pdf
КПД да. низкий.
Лучше бы было "разработал".
Говорить ГОП - не мешки ворочать. Поди не гринго ж....
В любом случае свои не помешают точно. Потому успехов. Меньше слов - больше дела..
О, а это уже годно выглядит.
Отстал я от жизни.
Судя по параметрам и по тому, что за последние годы они не шибко то изменились( единицы-десятки милливатт результирующей мощности при сотнях миллиампер тока, а то и вообще при максимально возможном токе, на котором включали на 20мс для замеров выходных параметров ), а по поводу срока службы, казалось бы, несравненно более долговечной штуковины нежели кварцевые лампы, вместо конкретики лишь мельком упоминается( цитата из первого даташита ):
"Product lifetime is a function of drive current. Sustained operation at absolute maximum current of 800 mA will result in a reduction of device lifetime compared to typical forward drive currents (350 mA-500 mA). Actual device lifetimes will also depend on junction temperature. Contact Luminus for information on product lifetime."
Есть смутные подозрения, что не так уж пока и отстают( тем более, если есть наработки ).
По крайней мере, не как с нынешними техпроцессами в производстве пп-микросхем.
Кааак шваркнут по планете - и здравствуй, тотальная дезинфекция .. а, не, это про другое..
Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.
они бы сначала научились светодиоды для лампочек делать....
А что там не тк?
170 лм/вт, падение напряжения 2.7 вольта для 0.2 Вт зделия. Тепературные режимы тоже адекватные, при адекватном теплоотводе.
понятно, что есливдизайнерсккю люстру из бумагипластка и жестивкорячить древние светики то будет грустно, а ели иибп там тупой но дешёвый, то - и недолго.
Сначала сделайте, потом пишите новости.
Я бы еще его применял в системах вентиляции и пр. в тц и метро. Дешево и сердито.