حال ہی میں، چانگچن انسٹی ٹیوٹ آف آپٹکس، فائن میکینکس اینڈ فزکس، چائنیز اکیڈمی آف سائنسز، اور ووہان یونیورسٹی کی سٹیٹ کی لیبارٹری آف وائرولوجی کی سو کے کی تحقیقی ٹیم کے لی ڈابنگ اور سن ژاؤجوان کی تحقیقی ٹیم نے اسٹریس انجینئرنگ، ڈیوائس کی تیاری اور مضبوط کمپریسیو اسٹریس AlN/sapphire ٹیمپلیٹ سبسٹریٹس پر epitaxial AlGaN پر مبنی ڈیپ الٹرا وائلٹ LEDs کی ڈیوائس کی تیاری، نیز انسانی سانس کے RNA وائرسز کی جراثیم کشی پر تحقیق۔ 256 nm، 265 nm اور 278 nm کی مختلف چوٹی طول موج کے ساتھ AlGaN پر مبنی گہری بالائے بنفشی ایل ای ڈی تیار کی گئیں، جن کا انسانی سانس کے RNA وائرس پر بہترین جراثیم کش اثر تھا۔
پس منظر:
انسانی سانس کے آر این اے وائرس، جیسے SARS-CoV-2 اور انفلوئنزا A (IAV)، دنیا بھر میں اہم بیماری، اموات، معاشی نقصان اور وبائی بیماری کا سبب بنتے ہیں۔ لہذا، انسانی سانس کے آر این اے وائرس کی منتقلی کے خطرے کو کم کرنے کے لیے زیادہ موثر اور وسیع اسپیکٹرم سطح اور ماحولیاتی جراثیم کش طریقے تیار کرنے کی ضرورت ہے۔
گہری بالائے بنفشی روشنی وائرسوں کو ان کے جینوم میں خلل ڈال کر غیر فعال کرنے کا ایک مؤثر طریقہ ہے۔ مرکری لیمپ عام طور پر وائرس کو جراثیم سے پاک کرنے کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں، لیکن ان میں زہریلا پن، ٹوٹنا، بڑا پن، مختصر عمر اور اوزون کی پیداوار کے نقصانات ہیں۔ Minamata کنونشن کے تحت، 2020 سے مرکری پر مشتمل مصنوعات کی پیداوار، درآمد اور برآمد پر پابندی ہے۔ ماحول دوست اور موثر سینیٹائزنگ پروڈکٹ کی فوری ضرورت ہے۔ AlGaN گہری UV LEDs کو 365 nm سے 210 nm تک بنایا جا سکتا ہے اور یہ ان کی غیر آلودگی، چھوٹے سائز، اور توانائی کی بچت کی وجہ سے مرکری لیمپ کی جراثیم کشی کا متبادل ہیں، جیسا کہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے۔
مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ AlGaN پر مبنی گہری بالائے بنفشی ایل ای ڈیز مؤثر طریقے سے بیکٹیریا کو غیر فعال کر سکتی ہیں جیسے Escherichia coli، Staphylococcus aureus، اور Candida albicans، اور مختلف بیکٹیریا مختلف طول موج کے لیے مختلف حساسیت رکھتے ہیں۔ 260 nm سے کم طول موج کا بیکٹیریا پر اچھا غیر فعال اثر ہوتا ہے۔ تاہم، SAR-CoV-2 اور IAV پر AlGaN-based LEDs کے سینیٹائزنگ اثر پر تحقیق عام طور پر 265~365 nm پر مرکوز ہوتی ہے، اور اس میں ایک مربوط لائٹ سورس موڈ اور کم وائرس کا ارتکاز ہوتا ہے۔ SARS-CoV-2 اور IAV کی زیادہ پورٹیبل، چھوٹی طول موج AlGaN پر مبنی گہری UV LEDs کے غیر فعال ہونے کا زیادہ درست اندازہ لگایا جانا چاہیے۔
AlGaN پر مبنی گہری UV LEDs عام طور پر AlN/sapphire ٹیمپلیٹس پر heteroepitaxial ہوتے ہیں۔ پچھلی دو دہائیوں کے دوران، اعلیٰ معیار کے AlN/sapphire ٹیمپلیٹس کو مختلف طریقوں سے حاصل کیا گیا ہے، جن میں سے اعلی درجہ حرارت اینیلنگ کا طریقہ اپنی سادگی، کارکردگی اور استحکام کی وجہ سے شاید سب سے زیادہ امید افزا صنعتی استعمال ہے۔ تاہم، اعلی درجہ حرارت کے گرم اینیلڈ AlN/sapphire ٹیمپلیٹس عام طور پر مضبوط دبائو کی نمائش کرتے ہیں، جو بالائی AlGaN کے معیار کو نمایاں طور پر متاثر کر سکتے ہیں۔
ایک طرف، مضبوط کمپریسیو تناؤ SK کی ترقی کے پیٹرن کو آمادہ کر سکتا ہے، جس کے نتیجے میں ایک تین جہتی جزیرے کا ڈھانچہ ہوتا ہے جو اعلی کثافت کے دھاگے کی نقل مکانی اور کھردری سطحیں پیدا کرتا ہے۔ دوسری طرف، مضبوط کمپریسیو تناؤ کرشن اثر کا سبب بن سکتا ہے، جس کے نتیجے میں غیر ہم جنس ساخت اور کم ڈوپنگ کی کارکردگی ہوتی ہے۔ مزید برآں، مینوفیکچرنگ کے عمل کے دوران مضبوط دبانے والے دباؤ سے ڈیوائس کو خراب کرنے کا امکان ہے۔ لہٰذا، مضبوط کمپریسیو اسٹریس AlN/sapphire ٹیمپلیٹ پر epitaxial آلات کے لیے مضبوط کمپریسیو تناؤ میں نرمی ضروری ہے۔
تحقیقی جھلکیاں:
مندرجہ بالا مسائل کے جواب میں، چانگچن انسٹی ٹیوٹ آف آپٹکس، فائن میکینکس اینڈ فزکس، چائنیز اکیڈمی آف سائنسز، اور ووہان یونیورسٹی کی سٹیٹ کی لیبارٹری آف وائرولوجی کی سو کے کی ریسرچ ٹیم کے لی ڈابنگ اور سن شیاؤجوان کی تحقیقی ٹیم نے تناؤ کا مظاہرہ کیا۔ انجینئرنگ، ڈیوائس کی تیاری اور مضبوط کمپریسیو اسٹریس AlN/sapphire ٹیمپلیٹ سبسٹریٹس پر epitaxial AlGaN پر مبنی ڈیپ الٹرا وائلٹ LEDs کی تیاری، نیز انسانی سانس کے RNA وائرس کو صاف کرنے میں آلات کی کارکردگی پر تحقیق۔
یہ پایا گیا ہے کہ سخت کمپریسیو تناؤ AlN/sapphire substrate اور AlGaN epitaxial تہہ کے درمیان ایک superlattice ڈھانچہ ڈال کر، epitaxial تہہ پر سبسٹریٹ کے مضبوط کمپریسیو تناؤ کو مؤثر طریقے سے ختم کیا جا سکتا ہے، اور AlGaN ایپیٹیکسیل پرت کی نقل مکانی کی کثافت۔ براہ راست ایپیٹیکسیل طریقہ کے مقابلے میں طول و عرض کے آرڈر سے زیادہ کم ہو گیا ہے، اور سطح پر جوہری سطح کی چپٹی ہے، جو ایپیٹیکسیل ایل ای ڈی کے انٹرفیس کے معیار کو نمایاں طور پر بہتر بنا سکتی ہے۔
اس طریقہ کار کی بنیاد پر، تحقیقی ٹیم نے 256 nm، 265 nm، اور 278 nm کی مختلف چوٹی طول موجوں کے ساتھ AlGaN پر مبنی گہری الٹرا وائلٹ ایل ای ڈی تیار کیں، جو 6.8 میگاواٹ، 9.6 میگاواٹ، اور 12.1050 ایم اے کی آپٹیکل طاقتوں کے مطابق تھیں۔
ایک ہی وقت میں، تحقیقی ٹیم نے انسانی سانس کے RNA وائرس SARS-CoV-2، IAV اور ہیومن پیراینفلوئنزا وائرس (HPIV) پر مختلف طول موجوں کے جراثیم کش اثر کا ایک ہی آپٹیکل پاور ڈینسٹی (0) پر مطالعہ کیا۔ 8 میگاواٹ/سینٹی میٹر 2)۔ نتائج سے ظاہر ہوا کہ تمام طول موج کی ایل ای ڈیز 3.8×105 PFU/mL کے وائرس کے ارتکاز میں 60 سیکنڈ کے اندر 100% SARS-CoV-2 اور IAV کو جراثیم سے پاک کرتی ہیں۔ ان میں سے، 256 nm-LEDs 10 سیکنڈ میں 100% SARS-CoV-2 اور IAV کو جراثیم سے پاک کر سکتے ہیں، جو طویل طول موج کی LEDs کے مقابلے میں اعلیٰ جراثیم کشی کو ظاہر کرتے ہیں۔
اس کے علاوہ، وائرس کی زیادہ تعداد اور مختلف وائرس سے منسلک سطحوں پر، 256 nm-LEDs نے بھی بہترین جراثیم کش اثرات دکھائے۔ یہ نتائج گہری UV LEDs کو زیادہ پورٹیبل، ماحول دوست، وسیع اسپیکٹرم اور موثر طریقے سے وائرسوں کو جراثیم سے پاک کرنے میں مدد کریں گے۔
تصویر 1. AlGaN پر مبنی گہری الٹرا وایلیٹ ایل ای ڈی کی کام کرنے والی طول موج اور ساخت اور صفائی کے میدان میں اس کا اطلاق
یہ کام تھیم پر مبنی ہے "اعلی درجہ حرارت سے منسلک AlN/Sapphire ٹیمپلیٹ پر روشنی سے خارج ہونے والے ڈایڈس سے گہرے بالائے بنفشی شعاعوں کے ذریعے انسانی سانس کے RNA وائرس کی تیزی سے غیر فعال ہونا" یہ عنوان Opto-Electronic Advances، شمارہ 9، 2023 میں شائع ہوا تھا۔ .
