Les appareils à plasma grand public peuvent désinfecter rapidement les surfaces


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Crédit photo: CC0 Domain

La pandémie COVID-19 a mis en évidence le besoin urgent de techniques plus rapides et plus faciles pour désinfecter et désinfecter les objets quotidiens à fort contact tels que les poignées de porte, les stylos, les crayons et les équipements de protection individuelle qui sont portés pour empêcher la propagation de l’infection. Des scientifiques du Laboratoire de physique des plasmas de Princeton (DOE) du Département américain de l’énergie et du New Jersey Institute of Technology (NJIT) ont maintenant démontré le premier appareil portable flexible basé sur un à basse – un gaz composé d’atomes. Des molécules ainsi que des électrons et des ions flottant librement – avec lesquels les consommateurs désinfecter les surfaces et facilement sans formation spéciale.

Des expériences récentes montrent que le prototype, qui fonctionne à température ambiante sous une pression atmosphérique normale, peut éliminer 99,99% des bactéries sur les surfaces, y compris les textiles et les métaux, en seulement 90 secondes. L’appareil a montré une efficacité encore plus élevée de 99,9999% lorsqu’il est utilisé avec le peroxyde d’hydrogène antiseptique. Les scientifiques pensent qu’il sera tout aussi efficace contre les virus. « Nous le testons actuellement avec des virus humains », a déclaré la physicienne du PPPL Sophia Gershman, première auteur d’un article en Rapports scientifiques qui décrit l’appareil et les recherches qui le sous-tendent.

Résultats positifs bien accueillis

Les résultats positifs ont été salués au PPPL, qui élargit son portefeuille de recherche sur la fusion et de science du plasma. «Nous sommes très heureux que les plasmas soient utilisés dans une plus large gamme d’applications susceptibles d’améliorer la santé humaine», a déclaré Jon Menard, directeur associé de la recherche chez PPPL.

Le dispositif portable flexible, connu sous le nom de décharge à barrière diélectrique (DBD), est construit comme un sandwich, a déclaré Gershman. « C’est une tranche de pain à haute tension sur du fromage qui est un isolant et un morceau de pain mis à la terre avec des trous », a-t-elle déclaré.

Le disque «pain» haute tension est une électrode en ruban de cuivre. L’autre couche est une électrode mise à la terre qui est configurée avec des trous pour permettre au plasma de s’écouler. Le «fromage» en ruban isolant se trouve entre ces tranches. «Fondamentalement, tout est du ruban flexible, comme du ruban adhésif ou du ruban adhésif», a déclaré Gershman. « L’électrode de terre fait face à l’utilisateur, ce qui rend le dispositif sûr à utiliser. »

Le plasma à température ambiante interagit avec l’air et crée des espèces dites réactives d’oxygène et d’azote – molécules et atomes des deux éléments – ainsi qu’un mélange d’électrons, de courants et de champs électriques. Les électrons et les champs se combinent pour permettre aux espèces réactives de pénétrer et de détruire les parois cellulaires des bactéries et de tuer les cellules.

Les plasmas à température ambiante, comparés aux études PPPL sur les plasmas de fusion, qui sont plusieurs fois plus chauds que le cœur du soleil, sont créés en envoyant de courtes impulsions d’électrons à grande vitesse à travers des gaz comme l’air, créant le plasma et n’ayant pas le temps de chauffer. il en place. Ces plasmas sont également beaucoup plus froids que les plasmas à mille degrés que le laboratoire étudie pour synthétiser des nanoparticules et faire d’autres recherches.

Une particularité de l’appareil est sa capacité à améliorer l’efficacité du peroxyde d’hydrogène, un agent nettoyant antiseptique courant. « Nous montrons une désinfection plus rapide que le plasma ou le peroxyde d’hydrogène seul en fonctionnement stable avec une faible puissance », écrivent les auteurs. « Par conséquent, l’activation par plasma d’une solution de peroxyde d’hydrogène à faible concentration à l’aide d’un dispositif DBP flexible portatif entraîne une amélioration spectaculaire de la désinfection. »

Nouvelle coopération

L’obtention de ces résultats était une collaboration inédite qui a réuni le savoir-faire en physique des plasmas du PPPL et le savoir-faire biologique d’un laboratoire du NJIT. «Bien que nous soyons généralement un laboratoire neurobiologique étudiant la locomotion, nous tenions vraiment à nous associer à PPPL sur un projet lié au COVID-19», a déclaré Gal Haspel, professeur de sciences de la vie au NJIT et co-auteur de l’article.

Les tests de désinfection au plasma ont été réalisés par la co-auteure Maria Benem Harreguy, doctorante en sciences de la vie au NJIT, avec l’aide de Gershman. « Elle a fait toutes les expériences et sans elle, nous n’aurions pas cette étude », a déclaré Gershman.

L’idée de cette recherche a commencé « dès que nous sommes entrés dans le verrouillage COVID en mars de l’année dernière », a déclaré le physicien et co-auteur de PPPL Yevgeny Raitses, qui dirige le Princeton Collaborative Temperature Plasma Research Facility (PCRF) – une joint-venture de PPPL et L’Université de Princeton avec le soutien du DOE Office of Science (FES), qui a fourni des ressources pour ce travail par le biais d’un projet utilisateur. «Chez PCRF, nous avons réfléchi à la manière dont notre recherche sur le plasma à basse température peut aider à lutter contre le COVID et il a été passionnant pour nous de poursuivre cette collaboration», a-t-il déclaré.

Raitses a dirigé le côté PPPL du projet, y compris la mise en place du DBD basé sur une conception de surface imprimée et la caractérisation de la décharge de plasma dans cet appareil, et la supervision de la collaboration continue avec NJIT. À l’avenir, il a déclaré: « Nous travaillons pour avoir accès à une installation où nous pouvons utiliser le DBD et d’autres dispositifs pertinents contre le virus SARS CoV-2 » qui cause le COVID-19. «Des recherches sont en cours avec des immunologistes et des virologues de l’Université de Princeton et de l’Université Rutgers pour étendre l’applicabilité des dispositifs à plasma développés à une plus large gamme de virus.


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Plus d’information:
Sophia Gershman et al., Une décharge à barrière diélectrique flexible de faible puissance désinfecte les surfaces et améliore l’efficacité du peroxyde d’hydrogène. Rapports scientifiques (2021). DOI: 10.1038 / s41598-021-84086-z

Fourni par le laboratoire de physique des plasmas de Princeton

Citation: Les appareils plasma grand public peuvent désinfecter rapidement les surfaces (2021, 14 avril), consulté le 15 avril 2021 sur https://phys.org/news/2021-04-plasma-device-consumers-quickly-disinfect.html

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