虽然人们早就知道紫外线(UV)可以帮助杀死致病病原体，但新冠肺炎疫情让人们关注这些技术如何消除环境中的细菌。然而，能够直接发射所需深紫外波长光的准分子灯和LED通常效率较低或寿命较短。此外，错误波长的紫外线实际上会对人体细胞有害。

现在，由大阪大学研究人员领导的团队展示了如何使用氮化铝制成的光学器件以与以前的方法完全不同的方法产生深紫外光。该团队利用了一种称为“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的事实。该研究发表在《应用物理快报》杂志上。

大多数透明材料就其对光的响应而言被认为是“线性的”，即光子不能彼此相互作用。然而，在某些“非线性”材料内部，两个光子可以组合成一个具有两倍能量的光子，因此频率也是两倍。

在这种情况下，两个可见光子可以在小于一微米宽的氮化铝波导内合并成单个深紫外光子。波导是一种透明材料通道，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，从而能够以最高效率产生二次谐波。

“我们用于产生深紫外光的新制造方法借鉴了半导体加工技术，可以精确控制氮化铝晶体的方向。这在过去很难实现，”主要作者HirotoHonda解释道。

原型设备产生的紫外线波长在非常窄的范围内，具有足够的能量杀死细菌，但对人类基本无害。

“我们项目的结果有助于表明，在不牺牲人体安全的情况下，深紫外线消毒工具可以实现紧凑和高效，”资深作者RyujiKatayama说。研究人员希望改进这种方法，以生产比以前的选择消耗更少能源的商业设备。