PELEPASAN PLASMA UNTUK MENGHILANGKAN CORONAVIRUS

Seperti yang dikenal sebagai pelepasan penghalang atau pelepasan diam, pelepasan dielektrik-penghalang (DBD) telah lama dilihat sebagai pelepasan ozonizer. Pada tahun 1932, Buss menemukan bahwa dalam celah sejajar pesawat dengan elektroda terisolasi, gangguan udara terjadi di sejumlah saluran gangguan kecil individu. Akhir-akhir ini, terlihat bahwa plasma dapat dipengaruhi, dimodelkan dan dioptimalkan untuk pemanfaatan khusus melalui pelepasan mikro. Fitur yang paling luar biasa dari DBD tetap bahwa keadaan plasma non-ekuilibrium dapat dilengkapi dengan cara yang jauh lebih mudah daripada dengan opsi lain seperti pelepasan tekanan rendah, pelepasan tekanan tinggi berdenyut cepat atau injeksi sinar elektron. Lebih jauh, DBD dapat memecah sebagian besar gas di sekitar tekanan atmosfer dalam sejumlah besar filamen arus bebas atau pelepasan mikro. Penghalang dielektrik membatasi jumlah muatan dan energi yang disimpan dalam pelepasan-mikro dan mendistribusikan pelepasan-mikro di seluruh permukaan elektroda penuh. Pada saat DBD dijalankan dalam gas langka atau campuran halogen gas langka, keadaan plasma dalam saluran pelepasan mikro identik dengan yang ada pada laser excimer berdenyut. Akibatnya, setiap pelepasan mikro dapat beroperasi seperti sumber radiasi ultraviolet (UV) atau vakum ultraviolet (VUV) yang kuat. Koefisien penyerapan sebagian besar zat menambah panjang gelombang yang lebih pendek. Jadi, dalam beberapa kondisi, radiasi UV diserap dalam lapisan permukaan yang sangat tipis. Lampu xenon excimer dapat membentuk pembelahan foto air dan oksigen.

Pada tahun 1979, Donohoe dan Wydeven memperoleh pelepasan cahaya seragam dengan eksitasi berdenyut dalam campuran helium / etilena dari mana cahaya tekanan atmosfer (APG) berasal. Pada tahun 1956, untuk menghasilkan pelepasan cahaya seragam pada tekanan atmosfer di helium, udara, argon, oksigen, dan nitrogen melalui sumber daya 50 Hz, Gambling dan Edels menggunakan pengaturan elektroda yang terdiri dari dua foil logam yang ditutup dengan mesh logam dan pelat keramik tertentu. Electret dielectrics dapat mengumpulkan muatan pada permukaan, dan terjebak secara seragam pada permukaan melalui voltase yang diberikan. Pembawa muatan dikeluarkan secara spontan dari permukaan yang melakukan pelepasan yang homogen karena perubahan polaritas medan listrik yang melebihi nilai ambang batas

Dengan menggunakan plasma gas, mikroba yang terdemobilisasi secara efisien menarik perhatian beberapa ilmuwan. Telah ditetapkan bahwa ada partikel bermuatan melimpah, spesies yang reaktif secara kimiawi, dan foton UV dalam pelepasan plasma, yang semuanya dapat memicu kerusakan sel, sehingga mencapai demobilisasi atau perubahan. Secara biologis, efek biokimiawi diperhatikan pada waktu mikroba diturunkan ke plasma, misalnya, 1) denaturisasi protein, 2) penonaktifan enzim dan 3) mutasi asam deoksiribonukleat (DNA)

Diketahui bahwa pelepasan plasma tekanan atmosfer memiliki pengaruh besar pada Escherichia coli berkat kerusakan membran sel yang menyebabkan lisis sel. Hingga 2015, Paunikar et al. menegaskan bahwa mereka tidak mampu menilai dampak pengobatan plasma pada bio-makromolekul seperti dinding sel dan membran, terdiri dari polisakarida dan membran-protein terikat. Untuk memahami jalur pengobatan plasma, penting untuk mempelajari fenomena lisis dan kematian sel, dan juga mutasi.

Karya ini meneliti kronik DBD, jenis teknik disinfeksi, perlunya proses desinfeksi pengganti (plasma termal dan plasma non-termal), teori yang diajukan untuk klarifikasi jalur yang memadai yang mendukung proses pelepasan seperti untuk proses pelepasan korona dalam air, dampak sterilisasi menggunakan pengaturan DBD dan dampak plasma DBD, pemurnian air melalui pelepasan listrik, ozon untuk mengolah air, dan pembongkaran yang dimediasi oleh pelepasan busur untuk membunuh virus.

Continue reading →

ANALISIS IRADIASI BERKAS ELEKTRON PADA CORONAVIRUS BARU (COVID-19)

Ketika sebuah elektron peristiwa iradiasi di dalam COVID-19, serangkaian proses tabrakan antara elektron energik dan molekul struktur virus akan terjadi. Berdasarkan situasi kehilangan energi, proses tabrakan dapat dibagi menjadi proses hamburan elastis tanpa kehilangan energi dan proses hamburan inelastik dengan kehilangan energi. Dalam penelitian ini, kami menghitung proses hamburan elastis dengan mode Rutherford, dan menangani proses hamburan inelastik dengan mode Fast Secondary Electron (FSE). Kita harus melacak setiap elektron (termasuk elektron kejadian dan elektron sekunder yang dihasilkan) sampai energinya habis atau keluar dari permukaan virus dengan simulasi numerik Monte Carlo.

Untuk proses hamburan elastis, penting bagi kita untuk mendapatkan sudut hamburan selama tabrakan antara elektron dan atom. Di sini kita menggunakan mode Rutherford untuk menghitung penampang sebaran elastis.

Untuk proses hamburan inelastik, kita harus mempertimbangkan tidak hanya perubahan sudut tetapi juga transfer energi. Berdasarkan mode FSE, bagian lintas hamburan inelastik berdosa ketika dianggap mekanisme pemintalan kuantum.

Terlepas dari variasi arah, energi elektron akan berubah selama hamburan inelastik. Di sini kita dapat menggunakan metode pendekatan perlambatan terus menerus (CSDA) untuk menghitung kehilangan energi di setiap langkah.

Ketika virus datang dengan elektron, serangkaian metode Monte Carlo akan menilai jenis hamburan apa yang akan terjadi pada setiap tabrakan berdasarkan nomor acak dan fitur hamburan.

Selama hamburan inelastik antara elektron energik dan atom COVID-19, bagian dari energi elektron dapat berubah menjadi atom dan menghasilkan ionisasi atom dan generasi elektron sekunder dalam. Massa ionisasi atom akan memutus rantai molekul dan menghancurkan aktivitas COVID-19

1)               Distribusi ionisasi

Gambar 2 menunjukkan situasi ionisasi dalam COVID-19 sphere di bawah dua jenis kondisi insiden, iradiasi titik dan iradiasi seragam. Untuk mendemonstrasikan fitur ionisasi dengan lebih baik, nomor elektron iradiasi default diatur menjadi 20000. Energi primer elektron untuk kejadian default adalah 10 keV. Karena elektron kejadian dan elektron sekunder dalam yang dihasilkan akan terjadi dalam serangkaian proses ionisasi inelastik, jumlah ionisasi akhir jauh lebih besar daripada jumlah elektron kejadian. Dari titik iradiasi ditunjukkan pada Gambar. 2 (a), kita dapat menemukan bahwa setelah mengalami serangkaian proses tabrakan, intensitas ionisasi menjadi lebih divergensi, sedangkan kecenderungan ini disamakan dalam situasi iradiasi seragam Gambar. 2 (b). Pada sisi lebar, intensitas ionisasi tampak lebih sedikit karena elektron lebih mudah untuk lepas dan dengan demikian banyak tumbukan kaskade terlepas.

Setiap hamburan inelastik yang disebabkan ionisasi akan membangkitkan sepasang elektron dan lubang bebas. Gambar 3 menunjukkan distribusi eksitasi di kedua arah iradiasi z dan arah radial bola virus R. Kondisi insiden E-beam dalam irradiasi seragam standar. Untuk Gambar 3 (a), titik iradiasi adalah pada z = 60 nm, dan kecenderungan penurunan pada kedua ujungnya dapat dijelaskan oleh variasi volume penampang yang valid.

Seperti ditunjukkan dalam arah radial pada Gambar. 3 (b), kita dapat secara intuitif memperoleh situasi ionisasi di setiap empat bidang. Karena protein lonjakan jarang tersebar di sekitar kulit terluar, ionisasi yang dideritanya tidak setinggi yang ditunjukkan pada area M1. Eksitasi utama terjadi dalam M2 sebagaimana dilambangkan, yang berarti lapisan amplop mengalami ionisasi paling iradiasi. Setelah melewati ruang celah, nukleokapsid (M3) masih mengalami ionisasi iradiasi E-beam yang tinggi, sedangkan ionisasi RNA (M4) cepat surut dengan R di pusat virus COVID-19.

2)               Kehilangan energi

Ketika elektron energik menunjukkan hamburan inelastik dengan atom, bagian dari kehilangan energi elektron menghasilkan eksitasi pasangan elektron bebas, sementara bagian lain dari kehilangan energi elektron dapat berubah menjadi fonon yang dapat menyebabkan kerusakan struktural geometri. Oleh karena itu, untuk mengevaluasi secara akurat pengaruh iradiasi E-beam pada virus, kita juga harus menyelidiki karakteristik kehilangan energi elektron.

Gambar 4 (a) adalah spektrum kehilangan energi elektron yang dinormalisasi di seluruh COVID-19. Meskipun insiden energi elektron primer setinggi 10 keV, kehilangan energi elektron yang terfokus pada 10 eV hingga 87 eV mencapai 78,4%. Oleh karena itu, jika elektron 10 keV menghabiskan energinya dalam satu virus, ia membutuhkan sekitar ratusan hamburan inelastik, yang hampir tidak mungkin untuk COVID-19 berdiameter 100 nm. Karena setiap kehilangan energi elektron selalu berasal dari eksitasi elektron dan lubang bebas, waktu kehilangan energi elektron jauh lebih besar dari jumlah eksitasi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4 (b). Kecenderungan keseluruhan distribusi waktu kehilangan energi dalam arah radial mirip dengan distribusi jumlah eksitasi, karena keacakan dan kepadatan yang tinggi, kurva distribusi kehilangan energi lebih halus.

Karena perbedaan dalam rumus molekul dan struktur ruang di empat area, spektrum kehilangan energi dan total kehilangan energi akan tampak berbeda. Gambar 5 (a) adalah spektrum kehilangan energi elektron yang dinormalisasi dalam M1, M2, M3 dan M4 yang disajikan dengan garis putus-putus hitam, merah, biru dan hijau. Dari kurva spektrum kehilangan energi M2 pada Gambar. 5 (a), kita dapat menemukan bahwa kehilangan energi puncaknya lebih besar dari tiga area lainnya, yang menghasilkan kurva puncak-ganda pada Gambar. 4 (a). Kehilangan energi puncak M2 yang lebih besar berarti bahwa elektron dapat kehilangan lebih banyak energi ketika melintasi satuan panjang dalam amplop dibandingkan dengan yang lain. Setelah mengintegrasikan semua energi yang hilang di setiap area, total kehilangan energi dalam M1-M4 ditunjukkan pada Gambar. 5 (b). Nilai total kehilangan energi TEloss dalam M1-M4 adalah 7,6 105 eV, 2,8 106 eV, 8,4 105 eV, dan 7,0 105 eV. Protein amplop M2 menderita kerusakan kehilangan energi elektron yang paling banyak, sementara melindungi RNA M4 menderita kerusakan kehilangan energi elektron yang paling sedikit.

Di bawah iradiasi elektron, kerusakan ionisasi utama terjadi pada lapisan protein untuk melindungi RNA bagian dalam. Hilangnya energi elektron yang berinteraksi dengan atom COVID-19 berfokus pada 10-87 eV yang mencapai 87%. Kehilangan energi puncak protein tampaknya lebih besar daripada bagian lain dari virus. Meskipun elektron energi yang lebih tinggi dapat membantu memperdalam, kerusakan total kehilangan energi COVID-19 pertama-tama meningkatkan dan kemudian surut untuk jalan bebas berarti lebih lama dalam situasi energi yang lebih tinggi. Energi elektron iradiasi yang terkait dengan kerusakan kehilangan energi terkuat adalah sekitar 2 keV, yang efisiensi kerusakannya dapat mencapai 55%. Studi ini dapat memberikan dukungan teoritis tentang inaktivasi COVID-19 dengan pendekatan yang cepat dan andal dalam penelitian dan industri.

Continue reading →