由日本名古屋市立大学大学院艺术工学研究系教授松本贵裕、日本原子能研究开发机构主管研究员大原高志、静冈大学电子工学研究所副教授根尾阳一郎等人组成的共同研究团队，成功研发出了不含水银的全固体型远紫外（波长230nm）光源。由于该波长紫外光能安全照射人体，所以可用于住宅、农场、病房等，在各种场合用于灭毒和杀菌。
固体远紫外线灯构造（左）和实际制作的远紫外线灯（右）（供图：名古屋市立大学）
作为消杀包括冠状病毒在内的各种病原性病毒和细菌的方法，紫外线照射技术备受关注。通常的紫外线易被人的细胞和蛋白质吸收，诱发过敏性皮炎和皮肤癌，所以难以用于居住空间等场所。
本次研究开发的光源，通过结合名古屋市立大学的研究团队多年研发获得的石墨烯纳米构造（GN）电场电子发射源和静冈大学电子工学研究所团队去年研发成功的宽带隙铝酸镁（MgAl 2 O 4）远紫外荧光体得以实现。从GN电子发射源发出并加速的电子（能量为10keV）与MgAl 2 O 4远紫外荧光体发生碰撞，产生高效高强度的远紫外荧光。全球此前尚无具有此类结构的远紫外线杀菌灯。
研究团队此次开发成功的MgAl 2 O 4远紫外荧光体，自古以来就以色心发光材料而知名，但使用加速电子得到高效远紫外线一直是个难点。本次研究中，相关人员重新探讨了远紫外光的发光机理，发现根据氧空位缺陷的数量和缺陷的物理状态，发光效率会有很大的变化，于是成功控制了氧空位缺陷。开发成功的远紫外荧光体与以往相比显示出高5倍至10倍的效率。另外，在使用大肠杆菌的实验中，也确认到具有较高的杀菌效果。
在实用化方面，目前还存在使用寿命仅为1000小时、以及效率仅有1%的问题。研究小组表示，制作更高真空度的元件便可实现1万小时以上的使用寿命，而效率方面，通过控制氧空位缺陷位置以及优化远紫外荧光体的焙烧条件也可以实现10%的效率。期待未来能将其作为全新的防止感染用光源。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Global Challenges
论文：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
