由日本名古屋市立大學大學院藝術工學研究系教授松本貴裕、日本核能研究開發機構主管研究員大原高志、靜岡大學電子工學研究所副教授根尾陽一郎等人組成的共同研究團隊，成功研發出了不含水銀的全固體型遠紫外（波長230nm）光源。由於該波長紫外光能安全照射人體，所以可用於住宅、農場、病房等，在各種場合用於滅毒和殺菌。
固體遠紫外線燈構造（左）和實際製作的遠紫外線燈（右）（供圖：名古屋市立大學）
作爲消殺包括冠狀病毒在内的各種病原性電腦病毒和細菌的方法，紫外線照射技術備受關注。通常的紫外線易被人的細胞和蛋白質吸收，誘發過敏性皮膚炎和皮膚癌，所以難以用於居住空間等場所。
本次研究開發的光源，透過結合名古屋市立大學的研究團隊多年研發獲得的石墨烯奈米構造（GN）電場電子發射源和靜岡大學電子工學研究所團隊去年研發成功的寬頻隙鋁酸鎂（MgAl 2 O 4）遠紫外螢光體得以實施。從GN電子發射源發出並加速的電子（能量爲10keV）與MgAl 2 O 4遠紫外螢光體發生碰撞，產生高效高強度的遠紫外螢光。全球此前尚無具有此類結構的遠紫外線殺菌燈。
研究團隊此次開發成功的MgAl 2 O 4遠紫外螢光體，自古以來就以發色中心發光材料而知名，但使用加速電子得到高效遠紫外線一直是個難點。本次研究中，相關人員重新探討了遠紫外光的發光機制，發現根據氧空位缺陷的數量和缺陷的物理可用能狀態，發光效率會有很大的變化，於是成功控制了氧空位缺陷。開發成功的遠紫外螢光體與以往相比顯示出高5倍至10倍的效率。另外，在使用大腸桿菌的實驗中，也應答到具有較高的殺菌效果。
在實用化方面，目前還存在使用壽命僅爲1000小時、以及效率僅有1%的問題。研究小組表示，製作更高真空度的元件便可實施1萬小時以上的使用壽命，而效率方面，透過控制氧空位缺陷位置以及最適化遠紫外螢光體的焙燒條件也可以實施10%的效率。期待未來能將其作爲全新的防止傳染用光源。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Global Challenges
論文：Solid-state far-ultraviolet C light sources for the disinfection of pathogenic microorganisms using graphene nanostructure field emitters
DOI：doi.org/10.1002/gch2.202200236
