자외선 살균 장치 프로토타입

자외선 살균 장치 프로토타입

자외선이 세균을 죽이는 데 도움이 된다는 것은 오래전부터 알려진 사실이지만 현재까지의 원자외선 램프 등은 수명이 짧고 효율이 낮았습니다. 오사카 대학 연구팀은 자외선이 세균에 대해 효과적으로 영향을 미치고 인체에 무해한 장치의 프로토타입을 개발하고 발표하였습니다.

 

목차

자외선의 살균효과

오사카 대학의 자외선 광학 장치

실험의 의미

Contents

 

자외선의 살균효과

자외선(UV)이 질병의 원인인 병원체를 죽이는 데 도움이 된다는 것은 오래전부터 알려져 왔지만, 코로나19 팬데믹은 이러한 기술이 어떻게 세균을 제거할 수 있는지에 대해 많은 관심을 받았었습니다. 그러나 원자외선 파장의 빛을 직접 방출할 수 있는 엑시머 램프와 LED는 일반적으로 효율이 낮거나 수명이 짧은 문제가 있습니다. 또한 잘못된 파장의 자외선은 오히려 인간 세포에 영향을 주기도 하였습니다.

 

 

 

오사카 대학의 자외선 광학 장치

Schematic of transverse QPM SHG device with vertical polarity inverted AlN bilayer

 

오사카 대학 연구팀은 질화알루미늄으로 만든 광학 장치를 사용하여 이전 접근 방식과 완전히 다른 방법으로 원자외선을 생성할 수 있는 방법을 보여주었습니다. 연구팀은 광자, 즉 빛의 입자의 주파수가 에너지에 비례한다는 사실에 의존하는 2차 고조파 생성(second harmonic generation)이라는 프로세스를 활용했습니다.

대부분 투명한 물질은 빛에 대한 반응이 선형인 것으로 간주됩니다. 즉, 광자는 서로 상호 작용할 수 없습니다. 그러나 특정 비선형 물질 내부에서는 두 개의 광자가 에너지가 두 배, 즉 주파수가 두 배인 단일 광자로 결합될 수 있습니다. 이 경우 두 개의 가시 광자가 폭이 1미크론 미만인 질화알루미늄 도파관 내부에서 단일 원자외선 광자로 병합될 수 있습니다.

도파관은 원하는 주파수의 빛이 쉽게 이동할 수 있도록 물리적 크기가 선택된 투명한 소재의 채널입니다. 도파관은 재료의 비선형 광학 특성을 활용하여 2차 고조파 생성(second harmonic generation)이 가장 높은 효율로 발생할 수 있도록 도와줍니다.

원자외선 생성을 위한 이 제조 방법은 반도체 공정 기술을 차용하여 질화알루미늄 결정의 방향을 정밀하게 제어할 수 있습니다.

 

실험의 의미

장치에서 생성되는 UV 광선의 파장은 세균을 죽이기에 충분한 에너지를 갖고 있으면서도 인체에 거의 무해한 매우 좁은 범위 내에 있습니다. 이 실험의 결과는 인간의 안전을 희생하지 않고도 원자외선 소독 도구의 소형화 및 효율성이 가능하다는 것을 보여주었습니다.

 

 

Contents

Date : September 11

Source : Osaka University

Journal Referance : 229 nm far-ultraviolet second harmonic generation in a vertical polarity inverted AlN bilayer channel waveguide