Uma maneira nova e ecológica de converter luz azul em alta

Por Universidade Kyushu 16 de fevereiro de 2023

UVB tem muitos usos hoje, mas requer fontes ineficientes e tóxicas para ser produzido. Um esforço colaborativo envolvendo a Universidade Kyushu e a Universidade Johannes Gutenberg Mainz desenvolveu um sistema onde a luz LED azul é convertida em luz UVB. Além disso, o sistema utiliza apenas materiais orgânicos, abrindo a porta para um método mais sustentável e ecológico de geração de luz UVB. Crédito: Universidade Kyushu

Uma equipe internacional do Japão e da Alemanha criou um sistema que transforma a luz LED azul em luz ultravioleta B (UVB) de alta energia.

O novo sistema, que não depende de materiais tóxicos e ineficientes tradicionalmente utilizados para a produção de UVB, oferece uma solução mais sustentável e amiga do ambiente para aplicações de UVB. As descobertas foram publicadas na revista Angewandte Chemie.

É difícil evitar falar sobre luz ultravioleta – especialmente durante o verão. Esses raios de alta energia produzidos pelo sol estão fora do espectro de luz visível e são conhecidos culpados de bronzeados e queimaduras solares. A luz UV é subdividida em três tipos dependendo de seu comprimento de onda: A, B e C. UVA contém a luz UV de ondas longas que atinge a superfície da Terra, enquanto UVB e UVC de ondas mais curtas são principalmente absorvidos pela camada de ozônio.

Nonetheless, scientists have found that artificially produced UVB and UVC are useful in applications such as disinfection. UVB specifically has been applied in processes including photochemical reactions, detoxification of pollutants, and wastewater treatment. It is even used in the medical field in treatments for skin disorders such as eczemaEczema, also known as atopic dermatitis, is a chronic or recurrent inflammatory skin disease. Symptoms include itchy skin; dry cracked or scaly skin, and red or brownish patches of skin." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">eczema e vitiligo.

No entanto, a geração de UVB atualmente requer fontes como lâmpadas de mercúrio, que são ineficientes e tóxicas se descartadas incorretamente.

One way around this is to generate UVB by ‘upconverting’ the light produced by LEDs. Upconversion is a method in which a material absorbs two photons of light of lower energy and combines their energy to emit one photonA photon is a particle of light. It is the basic unit of light and other electromagnetic radiation, and is responsible for the electromagnetic force, one of the four fundamental forces of nature. Photons have no mass, but they do have energy and momentum. They travel at the speed of light in a vacuum, and can have different wavelengths, which correspond to different colors of light. Photons can also have different energies, which correspond to different frequencies of light." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> fóton de luz de maior energia. O método geralmente ocorre usando uma série de materiais orgânicos.

Ao longo dos anos, duas equipes de pesquisa no Japão e na Alemanha, lideradas por Nobuhiro Yanai, da Escola de Pós-Graduação em Engenharia da Universidade de Kyushu, e Christoph Kerzig, da Universidade Johannes Gutenberg de Mainz, respectivamente, têm trabalhado na avaliação de vários compostos para conversão ascendente da luz azul de LEDs em UV. luz.

“O comprimento de onda da luz LED azul é o mais próximo no espectro de luz visível da luz UV. Tivemos sucesso na conversão de luz LED azul de comprimento de onda mais longo em UVA de comprimento de onda mais curto. Então, nosso próximo passo foi encontrar compostos que pudessem converter a luz LED azul em UVB”, explica Yanai. “Com nossos colaboradores em Mainz, construímos moléculas candidatas e começamos a avaliar suas características.”

A colaboração foi um sucesso profundo, para dizer o mínimo. Eles não apenas foram capazes de desenvolver moléculas que convertiam a luz LED azul em UVB, mas também conseguiram evitar o uso de metais pesados ​​que são tradicionalmente usados ​​em tais processos.