LED紫外线“秒杀”新冠病毒 是谬论还是科学？

【蜂耘网   激光光学】国内外新冠疫情再次升级！新一轮的疫情却快速席卷全国20多个省，打得所有人都措手不及。张宏文发长文称：这波疫情是倒春寒。黎明到来前的夜最黑，但那时候，星星也最亮。这星星，就是来自你我他心头的信念之光、希望之亮。

 

毋庸置疑，人类终将战胜病毒。但有一项发现却让人心生疑虑：LED紫外线能够杀灭新冠病毒，这到底是谬论还是科学，跟随小科一起去探个究竟。

 

高功率密度深紫外LED杀菌光源“秒杀”新冠病毒

 

与传统的化学试剂杀菌方式不同，深紫外光源能够直接解离细菌与病毒内部的遗传载体，具有杀菌高效，无持续性伤害等优点。近年来，AlGaN基深紫外LED以出光单色性好、杀菌效果显著、安全无毒且体积轻便在杀菌领域一枝独秀;但是，仍然面临着底层AlN模板质量有待提高、高铝组分P型区载流子浓度偏低、量子阱区量子史塔克效应导致载流子复合效率低等一系列问题有待进一步解决。

 

(a) 深紫外LED的输出功率与电流曲线(插图为对应发光谱) (b)深紫外LED阵列(15×13) 集成光源工作状态展示，阵列面积为3.0 × 3.6 cm2。(c) 集成光源在不同辐照距离处的功率密度与工作电流关系曲线。杀灭病毒实验的位置以红星标记，考虑到单个LED的发光效率，选择1.3 A的作为工作电流。(d) 新冠病毒杀灭实验示意图。

 

近日，北京大学、松山湖材料实验室和中国医学科学院的合作者成功实现了AlGaN基全结构深紫外LED，并以此为基础制作了具有高功率密度的杀菌光源模组，并且在对新冠病毒的杀灭实验中表现优异。

 

该工作覆盖了上游材料外延、中游芯片设计制备、下游器件与模组封装等全产业链范围：（1） 在外延端基于纳米级图形化衬底和高温MOCVD技术，获得了高晶体质量的AlGaN基深紫外LED外延结构;（2）在中游流片端通过设计电极结构与摸索电极工艺实现高电流注入效率与高出光效率;（3）在下游通过利用AlN陶瓷基板，优化封装工艺与电路设计，实现稳定性优异的高功率杀菌模组。通过三部分相互配合，所组装的高功率密度深紫外杀菌光源在中国医学科学院实验动物科学研究所BSL-3级实验室实现了对新冠病毒1秒的瞬间杀灭，在与空白对照组的实验中，辐照组结果显示超过99.99%的新冠病毒被彻底杀灭。

 

 

深紫外集成光源在1秒内杀灭新冠病毒实验结果

 

新冠疫情显现了巨大潜力，更为未来深紫外杀菌行业提供了新的发展思路。该工作充分展现了AlGaN基深紫外LED优异的杀菌性能，不仅在短期内为缓解新冠疫情显现了巨大潜力，更为未来深紫外杀菌行业提供了新的发展思路。

 

相关论文在线发表在Adv. Funct. Mater.上 (DOI: 10.1002/adfm.202008452)。北京大学王新强教授和中国医学科学院丛喆教授为该文的通讯作者。

 

德岛大学成功量化灭活新冠病毒的“深紫外光量”

 

日本德岛大学研究生院医齿药学研究部(BMS)和该校后LED光子学研究所(pLED)组成的联合研究团队，利用深紫外线成功灭活(灭活率为99.9%以上)了新冠病毒(SARS-CoV-2)，并量化了所需的光量，而且还成功获得了可应用于液体和空气等任何环境的基础灭活数据。这样可以在生产新冠病毒灭活装置时提供性能评估依据。

 

BMS和pLED为了开发利用深紫外LED灭活新冠病毒技术，于2020年5月建立了由医学、光学和工学专业的研究人员组成的研究体制“德岛大学新冠病毒等对策研究开发事业项目组”。另外，为有效推进新冠病毒研究，还在生物安全等级为3级的实验室导入了高性能设备，创造了从设备开发到病毒解析可以无缝实施的环境。

 

 

利用深紫外LED灭活新冠病毒的实验结果。可以看出用多大的波长和多大的功率照射多长时间，能灭活多少病毒。

 

研究团队通过优化病毒培养液和深紫外LED的照射方法等，开发出提高了定量性的灭活评估法，可以推测实际照射到病毒上的光能，由此获得了可应用于任何环境(液体中、空气中等)的基础灭活数据。

 

深紫外LED照射系统

 

LED深紫外线照射器，可杀死新冠病毒

 

日本日亚化学工业公司宣布，该公司开发的LED深紫外线照射器，可以在一定的条件下，具有杀死新冠病毒的作用，让新冠病毒产生99.99%的不活化效果。

 

总部位于徳島県阿南市的日亚化学工业公司，是日本最大的LED制造企业，2014年获得诺贝尔物理学奖的中村修二，在这一家公司工作时，研发出了蓝色LED。

 

根据该公司的介绍，用LED光的波长短的深紫外线照射新型冠状病毒，可以损害新冠病毒的RNA(核糖核酸)，减弱遗传信息(基因组)复制功能，灭菌效果基本上达到100%。

 

 

该公司制作了12个深紫外线LED串联排列的样机，并请专门研究病毒学的德岛大学研究生院教授野间口雅子等人进行了实验。结果证实，用波长为280纳米的样机照射30秒，新冠病毒就会出现99.99%的不活化效果。把LED样机放到杀菌对象几厘米距离的话，瞬间产生跟酒精杀菌同样的效果。

 

在12月17日于德岛内举行的记者会上，该公司专务董事镰田广表示：“作为业界最高水平的产品，我们已经具备了量产化的体制。”

 

根据日亚化学工业公司的设想，这一台特殊的LED照射器可以安装在空气净化器或空调等家电内部，或用于纸张等的消毒。但是考虑到对人体的影响，建议不直接照射皮肤。

 

科威德迩紫外空气消毒机瞬杀冠状病毒 消杀率99.9%

 

科威德迩紫外线空气消毒机由深圳市英唐智慧健康科技有限公司研发和生产，采用LED深紫外线杀菌技术。

 

 

对其能量进行测试，采集分布在通道纵向9个单点能量，其总和14.6mW/cm²，若所有通道连续点的总和强度，将超过24mW/cm²。而模块实测边缘为459.2uW/cm² ,大于模拟值最低状态。一般来说，不同的型号，不同厂家生产的医用紫外灯管的照射的强度是不一样的,但一般都大于或等90μW/ cm² 。该产品测试最大能达到2967μW/cm²远远超过了标准。

 

 

经中科检测试，科威德迩紫外线空气消毒机对冠状病毒HCoV-229E（VR-740）清除率大于99.99%。

 

 

 

经检测，无臭氧和紫外线泄露，对人体无害，可实现人机共存。

 

人类一直都在与病毒战争，许多专家预测将来会继续出现比新型冠状病毒更危险和更具传染性的病毒，并建议企业做好相应的准备。未来，以LED紫外线为中心的杀菌市场和客户需求有望持续增长。

 

（蜂耘激光光学网   责任编辑：行云）