চ্যাংচুন ইনস্টিটিউট অফ অপটিক্স অ্যান্ড মেকানিক্স এবং উহান ইউনিভার্সিটি গভীর আল্ট্রাভায়োলেট এলইডির উচ্চ-দক্ষতা স্যানিটাইজ করার ক্ষেত্রে ফলাফল অর্জন করেছে

সম্প্রতি, চাংচুন ইনস্টিটিউট অফ অপটিক্স, ফাইন মেকানিক্স অ্যান্ড ফিজিক্স, চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেসের লি ডাবিং এবং সান জিয়াওজুয়ানের গবেষণা দল এবং উহান বিশ্ববিদ্যালয়ের স্টেট কী ল্যাবরেটরি অফ ভাইরোলজির জু কে-এর গবেষণা দল স্ট্রেস ইঞ্জিনিয়ারিং, ডিভাইস প্রস্তুতি এবং শক্তিশালী কম্প্রেসিভ স্ট্রেস AlN/sapphire টেমপ্লেট সাবস্ট্রেটের উপর এপিটাক্সিয়াল AlGaN-ভিত্তিক গভীর অতিবেগুনী LED এর ডিভাইস প্রস্তুতি, সেইসাথে মানুষের শ্বাসযন্ত্রের আরএনএ ভাইরাসের স্যানিটাইজিং দক্ষতার উপর গবেষণা। 256 nm, 265 nm এবং 278 nm এর বিভিন্ন পিক তরঙ্গদৈর্ঘ্য সহ AlGaN-ভিত্তিক গভীর অতিবেগুনী LEDs প্রস্তুত করা হয়েছিল, যা মানুষের শ্বাসযন্ত্রের আরএনএ ভাইরাসের উপর চমৎকার স্যানিটাইজিং প্রভাব ফেলেছিল।

পটভূমি:

মানুষের শ্বাসযন্ত্রের আরএনএ ভাইরাস, যেমন SARS-CoV-2 এবং ইনফ্লুয়েঞ্জা A (IAV), বিশ্বব্যাপী উল্লেখযোগ্য অসুস্থতা, মৃত্যুহার, অর্থনৈতিক ক্ষতি এবং মহামারী রোগের কারণ। অতএব, মানুষের শ্বাসযন্ত্রের আরএনএ ভাইরাস সংক্রমণের ঝুঁকি কমাতে আরও দক্ষ এবং বিস্তৃত-স্পেকট্রাম পৃষ্ঠ এবং পরিবেশগত জীবাণুমুক্তকরণ পদ্ধতি বিকাশের প্রয়োজন রয়েছে।

গভীর অতিবেগুনী আলো ভাইরাসকে তাদের জিনোম ব্যাহত করে নিষ্ক্রিয় করার একটি কার্যকর উপায়। মার্কারি ল্যাম্পগুলি সাধারণত ভাইরাসগুলিকে জীবাণুমুক্ত করতে ব্যবহৃত হয়, তবে বিষাক্ততা, ভঙ্গুরতা, বৃদ্ধতা, স্বল্প জীবনকাল এবং ওজোন তৈরির অসুবিধা রয়েছে। মিনামাটা কনভেনশনের অধীনে, 2020 সাল থেকে পারদযুক্ত পণ্যের উৎপাদন, আমদানি ও রপ্তানি নিষিদ্ধ। পরিবেশবান্ধব এবং দক্ষ স্যানিটাইজিং পণ্যের জরুরি প্রয়োজন রয়েছে। AlGaN ডিপ ইউভি এলইডিগুলিকে 365 nm থেকে 210 nm পর্যন্ত টিউন করা যেতে পারে এবং চিত্র 1-এ দেখানো হিসাবে তাদের অ-দূষণ, ছোট আকার এবং শক্তি সঞ্চয়ের কারণে পারদ বাতি নির্বীজন করার বিকল্প।

গবেষণায় দেখা গেছে যে AlGaN-ভিত্তিক গভীর অতিবেগুনি LEDs কার্যকরভাবে ব্যাকটেরিয়াকে নিষ্ক্রিয় করতে পারে যেমন Escherichia coli, Staphylococcus aureus, এবং Candida albicans, এবং বিভিন্ন ব্যাকটেরিয়ার বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের প্রতি ভিন্ন সংবেদনশীলতা রয়েছে। 260 এনএম-এর নিচে তরঙ্গদৈর্ঘ্য ব্যাকটেরিয়ায় একটি ভাল নিষ্ক্রিয়তা প্রভাব ফেলে। যাইহোক, SAR-CoV-2 এবং IAV-তে AlGaN-ভিত্তিক LED-এর স্যানিটাইজিং প্রভাবের উপর গবেষণা সাধারণত 265~365 nm-এ ফোকাস করা হয় এবং এতে একটি সমন্বিত আলোর উৎস মোড এবং কম ভাইরাস ঘনত্ব রয়েছে। আরও পোর্টেবল, স্বল্প-তরঙ্গদৈর্ঘ্য AlGaN-ভিত্তিক গভীর UV LED দ্বারা SARS-CoV-2 এবং IAV-এর নিষ্ক্রিয়তা অবশ্যই আরও সঠিকভাবে অনুমান করা উচিত।

AlGaN-ভিত্তিক গভীর UV LED গুলি সাধারণত AlN/sapphire টেমপ্লেটগুলিতে heteroepitaxial হয়। বিগত দুই দশকে, উচ্চ-মানের AlN/sapphire টেমপ্লেটগুলি বিভিন্ন পদ্ধতির মাধ্যমে প্রাপ্ত করা হয়েছে, যার মধ্যে উচ্চ-তাপমাত্রা অ্যানিলিং পদ্ধতি সম্ভবত তার সরলতা, দক্ষতা এবং স্থিতিশীলতার কারণে সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল শিল্প প্রয়োগ। যাইহোক, উচ্চ-তাপমাত্রার হট-অ্যানিলড AlN/স্যাফায়ার টেমপ্লেটগুলি সাধারণত শক্তিশালী সংকোচনমূলক চাপ প্রদর্শন করে, যা উপরের AlGaN এর গুণমানকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করতে পারে।

একদিকে, শক্তিশালী কম্প্রেসিভ স্ট্রেস এসকে গ্রোথ প্যাটার্নকে প্ররোচিত করতে পারে, যার ফলে একটি ত্রি-মাত্রিক দ্বীপ কাঠামো তৈরি হয় যা উচ্চ-ঘনত্বের সুতার স্থানচ্যুতি এবং রুক্ষ পৃষ্ঠ তৈরি করে। অন্যদিকে, শক্তিশালী কম্প্রেসিভ স্ট্রেস একটি ট্র্যাকশন প্রভাব সৃষ্টি করতে পারে, যার ফলে একজাতীয় রচনা এবং কম ডোপিং দক্ষতা হয়। এছাড়াও, শক্তিশালী কম্প্রেসিভ স্ট্রেসগুলি উত্পাদন প্রক্রিয়া চলাকালীন ডিভাইসটিকে অবনমিত করতে পারে। অতএব, শক্তিশালী কম্প্রেসিভ স্ট্রেস অ্যালএন/স্যাফায়ার টেমপ্লেটে শক্তিশালী সংকোচনশীল স্ট্রেস এপিটাক্সিয়াল ডিভাইসগুলির জন্য শিথিলকরণ প্রয়োজনীয়।

গবেষণা হাইলাইট:

উপরোক্ত সমস্যাগুলির প্রতিক্রিয়া হিসাবে, চাংচুন ইনস্টিটিউট অফ অপটিক্স, ফাইন মেকানিক্স অ্যান্ড ফিজিক্স, চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেসের লি ডাবিং এবং সান জিয়াওজুয়ানের গবেষণা দল এবং উহান বিশ্ববিদ্যালয়ের স্টেট কী ল্যাবরেটরি অফ ভাইরোলজির জু কে-এর গবেষণা দল মানসিক চাপ তৈরি করেছে। প্রকৌশল, ডিভাইস প্রস্তুতি এবং শক্তিশালী সংকোচনশীল স্ট্রেস AlN/sapphire টেমপ্লেট সাবস্ট্রেটের উপর এপিটাক্সিয়াল AlGaN-ভিত্তিক গভীর অতিবেগুনী LED এর ডিভাইস প্রস্তুতি, সেইসাথে মানুষের শ্বাসযন্ত্রের আরএনএ ভাইরাসগুলিকে স্যানিটাইজ করার ক্ষেত্রে ডিভাইসগুলির দক্ষতার উপর গবেষণা।

এটি পাওয়া গেছে যে দৃঢ়ভাবে সংকোচনশীল স্ট্রেস AlN/sapphire substrate এবং AlGaN এপিটাক্সিয়াল স্তরের মধ্যে একটি সুপারল্যাটিস কাঠামো সন্নিবেশ করার মাধ্যমে, এপিটাক্সিয়াল স্তরের উপর সাবস্ট্রেটের শক্তিশালী সংকোচনমূলক চাপ কার্যকরভাবে উপশম করা যায় এবং AlGaN এপিটাক্সিয়াল স্তরের স্থানচ্যুতি ঘনত্ব। প্রত্যক্ষ এপিটাক্সিয়াল পদ্ধতির সাথে তুলনা করে মাত্রার একটি অর্ডারের চেয়ে বেশি হ্রাস পায় এবং পৃষ্ঠের পারমাণবিক স্তরের সমতলতা রয়েছে, যা এপিটাক্সিয়াল LED এর ইন্টারফেস গুণমানকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করতে পারে।

এই পদ্ধতির উপর ভিত্তি করে, গবেষণা দল 256 nm, 265 nm, এবং 278 nm এর বিভিন্ন শিখর তরঙ্গদৈর্ঘ্য সহ AlGaN-ভিত্তিক গভীর অতিবেগুনী LED তৈরি করেছে, যা 6.8 mW, 9.6 mW, এবং 12.10 mA তে অপটিক্যাল শক্তির সাথে সম্পর্কিত।

একই সময়ে, গবেষণা দলটি একই অপটিক্যাল পাওয়ার ঘনত্বে (0) মানুষের শ্বাসযন্ত্রের আরএনএ ভাইরাস SARS-CoV-2, IAV এবং হিউম্যান প্যারাইনফ্লুয়েঞ্জা ভাইরাস (HPIV) এর উপর বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের স্যানিটাইজিং প্রভাব অধ্যয়ন করেছে। 8 mW/cm2)। ফলাফলগুলি দেখায় যে সমস্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্যের এলইডি 3.8×105 PFU/mL এর ভাইরাস ঘনত্বে 60 সেকেন্ডের মধ্যে 100% SARS-CoV-2 এবং IAV স্যানিটাইজ করে। তাদের মধ্যে, 256 এনএম-এলইডি 10 সেকেন্ডের মধ্যে 100% SARS-CoV-2 এবং IAV স্যানিটাইজ করতে পারে, যা দীর্ঘ-তরঙ্গদৈর্ঘ্যের LED-এর তুলনায় উচ্চতর স্যানিটাইজ দক্ষতা দেখায়।

উপরন্তু, উচ্চতর ভাইরাস ঘনত্ব এবং বিভিন্ন ভাইরাস সংযুক্তি পৃষ্ঠে, 256 এনএম-এলইডিও চমৎকার স্যানিটাইজিং প্রভাব দেখিয়েছে। এই ফলাফলগুলি আরও পোর্টেবল, পরিবেশ বান্ধব, বিস্তৃত-স্পেকট্রাম এবং দক্ষ উপায়ে ভাইরাসগুলিকে জীবাণুমুক্ত করতে গভীর UV LED গুলিকে সাহায্য করবে৷

চিত্র.1 AlGaN-ভিত্তিক গভীর অতিবেগুনি LED এর কার্য তরঙ্গদৈর্ঘ্য এবং গঠন এবং স্যানিটাইজিং ক্ষেত্রে এর প্রয়োগ

কাজটি থিমের উপর ভিত্তি করে তৈরি করা হয়েছে "উচ্চ-তাপমাত্রা-অ্যানিলড AlN/Sapphire টেমপ্লেটে আলোক-নিঃসরণকারী ডায়োড থেকে গভীর অতিবেগুনী বিকিরণ দ্বারা মানুষের শ্বাসযন্ত্রের RNA ভাইরাসের দ্রুত নিষ্ক্রিয়করণ" এই শিরোনামটি Opto-Electronic Advances, Issue 9, 2023-এ প্রকাশিত হয়েছিল। .