UVB در فرآیندهایی مانند سم زدایی آلاینده ها و درمان بیماری های پوستی کاربرد دارد، اما تنها با روش های ناکارآمد و مضر برای محیط زیست می توان آن را تولید کرد. تیم های تحقیقاتی سیستم جدیدی با استفاده از مولکول های آلی برای تبدیل بالای نور آبی LED به UVB توسعه داده اند. این سیستم از فلزات سنگینی که معمولاً در چنین فرآیندهایی استفاده می‌شود، استفاده نمی‌کند و مسیر را به سمت یک رویکرد پایدارتر برای تولید UVB پیش می‌برد.

سیستم ارائه شده توسط تیم بین المللی از محققان ژاپنی و آلمانی، نور LED آبی را به نور فرابنفش B یا UVB با انرژی بالا تبدیل می کند. از آنجایی که این سیستم به هیچ یک از مواد سمی و ناکارآمدی که به طور سنتی برای تولید UVB استفاده می شود نیاز ندارد، دری به سوی کاربردهایی با استفاده از UVB که پایدارتر و سازگار با محیط زیست هستند می گشاید. نتایج در مجله Angewandte Chemie گزارش شده است.

اجتناب از صحبت در مورد اشعه ماوراء بنفش سخت است - به خصوص در طول تابستان. این پرتوهای پرانرژی تولید شده توسط خورشید خارج از طیف نور مرئی و مقصر شناخته شده برای برنزه شدن و آفتاب سوختگی هستند. نور فرابنفش بسته به طول موج خود به سه نوع تقسیم می شود: A، B و C. UVA حاوی نور فرابنفش با موج بلند است که به سطح زمین می رسد، در حالی که UVB و UVC با موج کوتاهتر عمدتاً توسط لایه اوزون جذب می شوند.

با این وجود، دانشمندان دریافته‌اند که UVB و UVC تولید شده به‌طور مصنوعی، در کاربردهایی مانند ضدعفونی مفید هستند. UVB به طور خاص در فرآیندهایی از جمله واکنش‌های فتوشیمیایی، سم‌زدایی از آلاینده‌ها و تصفیه فاضلاب کاربرد دارد. حتی در زمینه پزشکی در درمان امراض پوستی مانند اگزما و پیسی یا بَرَص نیز استفاده می شود.

با این حال، تولید UVB در حال حاضر به منابعی مانند لامپ های جیوه ای نیاز دارد که در صورت دفع نادرست، ناکارآمد و سمی خواهد بود. یکی از راه‌های حل این مشکل، تولید UVB با «تبدیل بالای» نور تولید شده توسط LED است. تبدیل بالا (Upconversion) روشی است که در آن یک ماده دو فوتون نور با انرژی کمتر را جذب می کند و انرژی آنها را با هم ترکیب می کند تا یک فوتون نور با انرژی بالاتر تابش کند. این روش معمولاً با استفاده از یک سری مواد آلی انجام می شود.

طی سال‌ها، دو تیم تحقیقاتی در ژاپن و آلمان به سرپرستی نوبوهیرو یانای Nobuhiro Yanai و کریستوف کرزیگ Christoph Kerzig، به ترتیب از دانشکده مهندسی دانشگاه کیوشو و دانشگاه یوهانس گوتنبرگ ماینز بر روی ارزیابی ترکیبات مختلف برای تبدیل نور آبی از LED به نور UV کار کرده‌اند.

طول موج نور LED آبی نزدیکترین طیف نور مرئی به نور UV است. یانای توضیح می دهد: ما در تبدیل نور LED آبی با طول موج بلندتر، به UVA با طول موج کوتاهتر موفقیتهایی داشتیم. بنابراین، گام بعدی ما یافتن ترکیباتی بود که می توانند نور LED آبی را به نور UVB تبدیل کند. ما با همکارانمان در ماینز، مولکول های کاندید ساختیم و شروع به آزمایش ویژگی های آنها کردیم.

این همکاری یک موفقیت کامل بوده است. آنها نه تنها توانستند مولکول هایی را ایجاد کنند که نور LED آبی را به UVB تبدیل کند، بلکه از فلزات سنگین که به طور سنتی در چنین فرآیندهایی استفاده میشد نیز اجتناب شد.

یانای نتیجه‌گیری می‌کند: تحقیقات ما شواهدی مبنی بر تبدیل بالای نور آبی به UVB است که تاکنون گزارش نشده و همچنین راهی برای تولید ایمن‌تر و پایدارتر UVB است. با این حال، این اولین سیستم تبدیل بالای مبتنی بر مایع است و متکی به چندین واکنش دو مولکولی است که پایداری و استفاده طولانی مدت آن را مختل می کند. علاوه بر این، نرخ فعلی تبدیل حدود 1درصد است، طبیعتا هدف بعدی ما افزایش کارایی و در عین حال توسعه مواد قابل استفاده مجدد برای کاربردهای گسترده است.

منبع:

An ecofriendly way to convert blue light into UVB