新型光学设备可杀死表面上的病原体，对人类安全

虽然人们早就知道紫外线(UV)可以帮助杀死致病病原体，但COVID-19大流行使人们关注这些技术如何消除环境中的细菌。然而，能够直接在所需的深紫外波长下发射光的准分子灯和LED灯通常效率低或寿命短。此外，错误波长的UV光实际上可能对人体细胞有害。

 现在，由大阪大学研究人员领导的一个团队展示了如何用一种由氮化铝制成的光学器件产生深紫外光，这种方法与以往的方法完全不同。该团队使用了一种名为“二次谐波产生”的过程，该过程依赖于光子或光粒子的频率与其能量成正比这一事实。这项研究发表在《应用物理快报》杂志上。

一种基于极性倒置AlN结构的波长转换器件制造技术

大多数透明材料在对光的反应方面被认为是“线性的”，即光子不能相互作用。然而，在某些“非线性”材料中，两个光子可以结合成一个具有两倍能量的单个光子，因此，频率是两倍。

 在这种情况下，光子可以被分离成两个光子，然后通过光的反射和折射来产生光。在这种情况下，两个可见光子可以在不到一微米宽的氮化铝波导内合并成一个单一的深紫外光子。波导是一种透明材料的通道，其物理尺寸经过选择，以便所需频率的光可以轻松传播。波导有助于利用材料的非线性光学特性，以便以最高效率产生二次谐波。

首席作者Hiroto Honda解释道：“我们用于产生深紫外光的新型制造方法借鉴了半导体加工的技术，这使得可以精确控制氮化铝晶体的方向。这在过去是很难实现的”。

原型设备产生的紫外光波长在一个非常狭窄的范围内，有足够的能量杀死细菌，但对人体基本无害。

资深作者Ryuji Katayama说：“我们的项目结果有助于表明，在不牺牲人类安全的情况下，深紫外消毒工具的紧凑性和效率是可能的”。研究人员希望改进这种方法，以生产比以前的选项消耗更少能量的商用设备。

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