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江苏省疾控中心P3实验室验证UVC芯片秒级灭活新冠病毒SARS-CoV-2
来源:中国之光网
发布:2021-04-20
阅读:1930

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疾控中心P3实验室验证UVC芯片秒级,灭活新冠病毒SARS-CoV-2


近日获悉,全球UVC LED芯片及消毒设备领导者至善半导体(BeyondSemi)旗下,至芯半导体(杭州)有限公司提供的UVC LED芯片应用在至善时代智能科技(北京)有限公司最新的绿色消毒设备中,经过江苏省疾控中心(CDC) P3实验室针对新冠病毒灭活实验检测,结果轻松灭活新冠病毒SARS-CoV-2,秒级灭活率达99.994%。


国际紫外线协会(IUVA)新冠病毒灭活工作组负责人清华大学孙文俊教授指出,这是全球首次经官方P3实验室验证紫外UVC LED对新冠病毒可以秒级灭活,确实令人鼓舞,为利用UVC LED技术防控新冠病毒提供了重要依据。


自新冠肺炎COVID-19爆发以来,全球知名高校及相关检测机构陆续开展了验证UVC LED灭活新冠病毒SARS-CoV-2实验,如日本旭化成旗下Crystal IS与波士顿大学(Boston University),日本丰田合成与日本非盈利组织生物医学科学协会(Biomedical Science Association)合作开展灭活新型冠状病毒实验等等。但在中国范围内,尚未有官方实验室新冠病毒灭活检测结果见诸报端。


据至芯半导体COO黄小辉博士介绍,"UVC LED波长260nm至270nm,是理想的杀菌范围。公司UVC LED深紫外芯片近期功率提升很快,单颗100mW可以稳定量产,每平方厘米达3mW的光强,数秒内灭活新冠病毒,灭活率超过99.994%"。


至善时代智能科技(北京)有限公司COO 陈文化(David)介绍说,"受检设备应用至芯半导体自研自产的单颗UVC LED芯片,独具缜密的光学结构专利,设计出高指向性高效杀菌引擎模组,方便集成在诸如消毒云台,消毒机器人等自动消毒设备上,无需人为干预,或者研制成轻便的手持式消毒设备可以灵活便捷消杀,实现人机共存"。


David还介绍说,"近期冷链物流消杀方式和设备逐步升级,公司的隧道式物理法冷链物流消毒系统集成了该款高效杀菌引擎,在低温环境下也可有效杀灭细菌病毒,物体六个面消毒效率达每分钟500件。高效快速的同时,很好地解决了传统化学试剂喷洒方式的消毒带来的二次污染及残留等问题"。他还说,"有效创新往往来源于对已有技术进行再创新,我们就是本着以客户为中心,从真正解决客户问题的角度,不停创新及超越"。


据了解,至善半导体(BeyondSemi)的UVC LED杀菌引擎光功率可达到4W,发出的UVC紫外光不仅能秒级消杀大肠杆菌,金黄色葡萄糖球菌,H1N1流感病毒,芽孢类等抗药性细菌病毒,本次更是经疾控中心(CDC) P3实验室新冠病毒检测,验证了其能够秒级灭活新冠状病毒SARS-CoV-2的效果。在COVID-19肺炎全球爆发期间,为社会长期防疫提供又一利器。


在医疗行业,这项技术已经被用于在医生和护理人员进入或离开新型冠状病毒隔离病房时对他们的防护服进行消毒。医生和护理人员通过全方位的高能优质紫外线照射,照射时长约为30秒,所选波长在短时间内改变病毒RNA结构,使其灭活从而对人不再构成威胁。由于防护服能防止紫外线辐射渗透,所以对人体没有危害。为了使不可见的紫外线辐射在工作时让人知晓,防护装置头罩被涂上一层荧光漆,一旦UVC LED被激活,荧光漆就会亮起来,非常安全。


经疾控中心(CDC P3实验室)灭活新冠病毒检测,印证可以秒级灭活新冠病毒SARS-CoV-2,的至善智能UVC LED系列消毒设备,将会被广泛应用于医疗机构,酒店,学校,机场,火车站,飞机等高频人流的公共场所,以防控COVID-19肺炎和其他呼吸道疾病的传播。(来源:至善半导体)


南开大学制备出高性能大面积,准二维钙钛矿LED


准二维钙钛矿薄膜由于其出色的光学性能已经在发光二极管(LED)器件应用中取得了成功。准二维钙钛矿薄膜可通过简单的旋涂法获得,并可通过调控其激子复合动力学与结晶动力学实现优异的电学、光学性能。然而,当器件面积扩大时,器件性能会出现严重下降,这极大地阻碍了准二维钙钛矿LED器件的进一步商业化应用。


近日,南开大学化学院先进能源材料化学教育部重点实验室袁明鉴研究员课题组聚焦高性能大面积准二维钙钛矿LED可控制备研究。研究发现,传统 “反溶剂辅助结晶”技术很难与大面积准二维钙钛矿薄膜制备工艺相兼容。失效机质分析表明,准二维钙钛矿存在高<n>值钙钛矿相优先析出,低<n>值相后析出的结晶特性。当反溶剂扩散不均匀时,基底边缘区域未充分接触反溶剂的区域会发生严重相分离。准二维钙钛矿薄膜中严重的相分离导致薄膜中能量转移效率的降低;同时由于不同的结晶特性导致薄膜质量降低,最终导致其光学和电学性能的下降。


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图1 “反溶剂辅助结晶”工艺失效机制研究。


鉴于此,该课题组提出了一种“中间相调控”策略。研究发现,利用与无机层具有高结合力的两亲性氨基酸—正缬氨酸(NVAL)作为表面配体,会显著降低准二维钙钛矿相的生成能。这一策略引入了一个全新的、低势垒的成核结路径,NVAL的引入使准二维钙钛矿薄膜的成核结晶起始于准二维相而非三维钙钛矿相,这显著抑制了相分离的发生。利用该策略,在不使用反溶剂的前提下,研究人员在5.0 × 5.0 cm2 的大尺寸基底上获得了高质量的PEA2(FA0.7Cs0.3)4Pb5Br16 准二维钙钛矿薄膜。


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图2 中间相调控策略。


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图3 大面积准二维薄膜的特征。


高质量的大面积准二维薄膜为构建高性能大面积LED奠定了基础。但除了薄膜质量以外,电致发光(EL)行为在很大程度上取决于材料的载流子复合特性。针对不同的应用场景,为实现对器件发射行为的精细调控还应深刻理解活性层中载流子的复合动力学。准二维钙钛矿的结构可调性为调节载流子复合动力学提供了可能。在这项工作中,研究人员进一步展示了通过调节薄膜平均<n>值调节其激子结合能(Eb),并进一步获得具有不同发射行为的准二维钙钛矿膜的手段。


研究发现薄膜的发射行为与Eb之间有很强的相关性。对于低<n>值的薄膜,大的Eb导致了快速的激子和自由载流子复合,这避免了载流子在陷阱态中解离和猝灭。结果,低<n>值的膜在载流子激发的起始阶段下表现出高的PLQY。然而,大的Eb还带来了严重的俄歇复合,使的低<n>值薄膜在高电流密度下出现明显的PLQY滚降。而对高<n>值的薄膜,结果则相反,高<n>值薄膜中降低的俄歇复合速率,使薄膜更有望应用于高亮度器件。


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图4 具有不同Eb的准二维薄膜的复合动力学。


进一步,研究人员制备具有不同准二维钙钛矿活性层的大面积(9.0 cm2)钙钛矿LED器件。所有的器件表现出高度的EL均匀性。<n> = 3器件在1.0 mA cm-2的低电流密度下展示了16.4%的峰值EQE(外量子效率),代表了迄今为止最高效率大面积钙钛矿LED器件,相应的小面积器件获得了高达21.3%的峰值EQE。随着<n>值的增加,器件的EQE滚降阈值不断增大。<n> = 10器件的最大亮度为91,650 cd m-2,显示其在高亮度应用中的潜力。


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图5 具有不同<n>值的准二维钙钛矿LED的器件性能。


该成果近期发表于Nature Communication期刊,通讯作者为南开大学袁明鉴研究员。该论文共同第一作者是南开大学袁明鉴课题组的博士生孙长久和博士后姜源植。(来源:南开大学)


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