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Sorgente di luce UV profonda per la sterilizzazione e la disinfezione

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I ricercatori costruiscono una microcavità ottica al nitruro di gallio con riflettori Bragg distribuiti ad alta riflettività per raddoppiare la frequenza della luce in entrata, che può essere utilizzata per una fonte di luce UV profonda sicura e pratica con effetti battericidi.

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I ricercatori della Graduate School of Engineering e del Center for Quantum Information and Quantum Biology dell'Università di Osaka hanno presentato un nuovo dispositivo a stato solido di generazione di seconda armonica (SHG) che converte la radiazione infrarossa in luce blu. Questo lavoro potrebbe portare a una pratica fonte di luce ultravioletta profonda di uso quotidiano per la sterilizzazione e la disinfezione.

Recentemente, le fonti di luce ultravioletta profonda (DUV) hanno attirato molta attenzione nella sterilizzazione e nella disinfezione. Al fine di realizzare un effetto battericida garantendo la sicurezza dell'utente, è auspicabile una lunghezza d'onda di 220-230 nm. Ma le fonti di luce DUV in questo intervallo di lunghezza d'onda che sono sia durevoli che altamente efficienti non sono ancora state sviluppate. Anche se i dispositivi di conversione della lunghezza d'onda sono candidati promettenti, i materiali ferroelettrici convenzionali di conversione della lunghezza d'onda non possono essere applicati ai dispositivi DUV a causa del bordo di assorbimento.

Poiché i semiconduttori al nitruro come il nitruro di gallio e il nitruro di alluminio hanno una non linearità ottica relativamente alta, possono essere applicati ai dispositivi di conversione della lunghezza d'onda. Grazie alla sua trasparenza fino a 210 nm, il nitruro di alluminio è particolarmente adatto per i dispositivi di conversione della lunghezza d'onda DUV. Tuttavia, la realizzazione di strutture con polarità periodicamente invertita come i dispositivi ferroelettrici convenzionali di conversione della lunghezza d'onda si è dimostrata piuttosto difficile.

I ricercatori hanno proposto un nuovo dispositivo monolitico di conversione di lunghezza d'onda a microcavità senza una struttura a polarità invertita. Un'onda fondamentale è migliorata significativamente nella microcavità con due riflettori di Bragg distribuiti (DBR), e le onde armoniche secondarie contro-propaganti sono efficientemente emesse in fase da un lato. Come primo passo verso una pratica sorgente di luce DUV, un dispositivo di microcavità in nitruro di gallio è stato fabbricato tramite la tecnologia di microfabbricazione, compresa l'incisione a secco e l'incisione umida anisotropa per le pareti verticali e lisce del DBR. Ottenendo un'onda SH blu, l'efficacia del concetto proposto è stata dimostrata con successo.

"Il nostro dispositivo può essere adattato per utilizzare una gamma più ampia di materiali. Può essere applicato all'emissione di luce ultravioletta profonda o anche alla generazione di coppie di fotoni a banda larga", dice l'autore senior Masahiro Uemukai. I ricercatori sperano che, poiché questo approccio non si basa su materiali o strutture periodicamente invertite, renderà i futuri dispositivi ottici non lineari più facili da costruire.