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Une nouvelle façon écologique de convertir la lumière bleue en lumière ultraviolette B à haute énergie

Publié le


Les UVB ont de nombreuses utilisations aujourd’hui mais leur production nécessite des sources inefficaces et toxiques. Un effort de collaboration impliquant l’Université de Kyushu et l’Université Johannes Gutenberg de Mayence a développé un système dans lequel la lumière LED bleue est convertie en lumière UVB. De plus, le système n’utilise que des matériaux organiques, ouvrant la porte à une méthode plus durable et respectueuse de l’environnement pour générer de la lumière UVB. Crédit : Université de Kyushu

Des scientifiques japonais et allemands ont mis au point une nouvelle méthode durable pour convertir la lumière LED bleue en UVB.

Une équipe internationale du Japon et d’Allemagne a créé un système qui transforme la lumière LED bleue en lumière ultraviolette B (UVB) à haute énergie.

Le nouveau système, qui ne repose pas sur des matériaux toxiques et inefficaces traditionnellement utilisés pour la production d’UVB, offre une solution plus durable et respectueuse de l’environnement pour les applications UVB. Les résultats ont été publiés dans la revue Angewandte Chemie.


Il est difficile d’éviter de parler de lumière ultraviolette, surtout pendant l’été. Ces rayons à haute énergie produits par le soleil sont en dehors du spectre de la lumière visible et sont bien connus pour le bronzage et les coups de soleil. La lumière UV est subdivisée en trois types en fonction de sa longueur d’onde : A, B et C. Les UVA contiennent la lumière UV à ondes longues qui atteint la surface de la Terre, tandis que les UVB et UVC à ondes plus courtes sont principalement absorbés par la couche d’ozone.

Néanmoins, les scientifiques ont découvert que les UVB et UVC produits artificiellement sont utiles dans des applications telles que la désinfection. Les UVB ont été spécifiquement appliqués dans des processus tels que les réactions photochimiques, la détoxification des polluants et le traitement des eaux usées. Il est même utilisé dans le domaine médical dans les traitements des affections cutanées telles que

Une façon de contourner ce problème consiste à générer des UVB en «convertissant» la lumière produite par les LED. La conversion ascendante est une méthode dans laquelle un matériau absorbe deux photons de lumière de faible énergie et combine leur énergie pour en émettre un

photon

Un photon est une particule de lumière. C’est l’unité de base de la lumière et des autres rayonnements électromagnétiques, et elle est responsable de la force électromagnétique, l’une des quatre forces fondamentales de la nature. Les photons n’ont pas de masse, mais ils ont de l’énergie et de la quantité de mouvement. Ils voyagent à la vitesse de la lumière dans le vide et peuvent avoir différentes longueurs d’onde, qui correspondent à différentes couleurs de lumière. Les photons peuvent également avoir différentes énergies, qui correspondent à différentes fréquences de lumière.

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”> photon de lumière d’énergie plus élevée. La méthode se produit généralement en utilisant une série de matériaux organiques.

Au fil des ans, deux équipes de recherche au Japon et en Allemagne, dirigées respectivement par Nobuhiro Yanai de la Graduate School of Engineering de l’Université de Kyushu et Christoph Kerzig de l’Université Johannes Gutenberg de Mayence, ont travaillé sur l’évaluation de divers composés pour convertir la lumière bleue des LED en UV. lumière.

« La longueur d’onde de la lumière LED bleue est la plus proche sur le spectre de la lumière visible de la lumière UV. Nous avons réussi à convertir la lumière LED bleue à plus longue longueur d’onde en UVA à plus courte longueur d’onde. Notre prochaine étape consistait donc à trouver des composés capables de convertir la lumière LED bleue en UVB », explique Yanai. « Avec nos collaborateurs de Mayence, nous avons construit des molécules candidates et commencé à cribler leurs caractéristiques. »

La collaboration a été un profond succès, c’est le moins qu’on puisse dire. Non seulement ils ont pu développer des molécules qui convertissent la lumière LED bleue en UVB, mais ils ont également pu éviter l’utilisation de métaux lourds traditionnellement utilisés dans de tels processus.


« Nos enquêtes montrent des preuves d’une conversion ascendante du bleu en UVB jusqu’ici non signalée, qui est également une voie pour une production plus sûre et plus durable d’UVB », conclut Yanai. « Cependant, ce premier système de conversion ascendante est à base de liquide et repose sur plusieurs réactions bimoléculaires qui entravent sa stabilité et son utilisation à long terme. De plus, le taux de conversion actuel est d’environ 1 %, naturellement notre prochain objectif est d’augmenter l’efficacité tout en développant des matériaux réutilisables pour des applications polyvalentes. »

Référence : « Conversion ascendante du bleu en UVB, sensibilisation des solvants et activation des liaisons difficiles activées par un annihilateur à base de benzène » par Till JB Zähringer, Julian A. Moghtader, Maria-Sophie Bertrams, Dr. Bibhisan Roy, Masanori Uji, Prof. Dr Nobuhiro Yanai et Prof. Dr. Christoph Kerzig, 18 novembre 2022, Angewandte Chemie.
DOI : 10.1002/anie.202215340

L’étude a été financée par la Fondation allemande pour la recherche, la Fondation fédérale allemande pour l’environnement et la Société japonaise pour la promotion de la science.

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