In de Volkskrant van 26 mei 2020 wordt gemeld dat uv-robots kunnen worden ingezet in de bestrijding van SARS-CoV-2 (het nieuwe coronavirus).
“Heeft Thor tijd om een kamer schoon te maken?”
In het Dijklander Ziekenhuis in Hoorn wordt over de robot Thor UVC gesproken alsof hij een teamlid is.
“Zie de robot als een soort verticale zonnebank op wieltjes, alleen staan de lampen naar buiten gericht in plaats van naar binnen”, zegt arts-microbioloog Ben Ridwan. Bij zonnebanken komt UV-A- en UV-B-straling vrij, maar Thor heeft lampen waarbij de minder bekende UV-C-straling vrijkomt. Deze straling, met een golflengte van 100 tot 280 nanometer, beschadigt het DNA en RNA van micro-organismen als virussen, bacteriën en schimmels, waardoor ze stoppen met delen. Zo kunnen lucht, water en gladde oppervlakken worden vrijgemaakt van micro-organismen. Thor zendt 222 nm straling uit.
a) Zoek in BINAS of op Internet op wat de golflengtegebieden zijn van de respectievelijke stralingen UV-A, UV-B en UV-C en vergelijk de eigenschappen van de verschillende soorten straling, kijk daarbij naar energie en doordringend vermogen.
| UV-A | 315-400 nm | Goedaardige effecten. 98% van de totale UV-flux op Aarde is UV-A. Langdurige blootstelling richt schade aan. Doordringend vermogen is groot. |
| UV-B | 280-315 nm | Zeer gevaarlijk. Gelukkig is slechts 2% van de totale flux op Aarde UV-B. Langdurige blootstelling richt schade aan. Kan huidkanker veroorzaken. Doordringend vermogen is minder. |
| UV-C | 100-280 nm | Uiterst gevaarlijk. De atmosfeer absorbeert UV-C volledig, zodat deze straling het aardoppervlak niet bereikt. Doordringend vermogen is klein. Komt niet door dode huidcellen aan oppervlakte heen. |
b) Bereken de frequentie van de uitgezonden straling.
$c=\lambda f \rightarrow f = \frac{3,00\cdot 10^8}{222\cdot 10^{-9}}=1,35\cdot 10^{15}~\mathrm{Hz}$
c) Bereken de energie (in eV) van een foton van UV-C straling met 𝜆 = 222 nm.
De energie per foton is volgens Planck:
$E_f=hf=6,6\cdot 10^{-34}\cdot f = 6,6\cdot 10^{-34}\cdot 1,35\cdot 10^{15}=8,9\cdot 10^{-19}~\mathrm{J}$
Omrekenen van J naar eV ( $1~\mathrm{eV}=1,6\cdot 10^{-19}~\mathrm{J}$ ) geeft: $\frac{8,9\cdot 10^{-19}}{1,6\cdot 10^{-19}}=5,6~\mathrm{eV}$
d) Noem een natuurkundig argument dat verklaart waardoor de UV-C straling dodelijker is voor micro-organismen, zoals bacteriën en virussen, dan UV-A straling.
De energie van een foton van UV-C straling is groter dan van UV-A straling.
In het Volkskrant artikel is ook te lezen:
“Inmiddels wordt in het laboratorium onderzoek gedaan naar UV-C-licht van ongeveer 222 nanometer. Bij die golflengte dringt de straling niet door in de huid- en oogcellen, maar schakelt ze wel het virus uit, liet de Amerikaanse wetenschapper Jason Brenner in een laboratoriumexperiment zien. Brenner denkt dat dergelijke UV-C-lampen in de toekomst toepasbaar zijn in klaslokalen en vergelijkbare ruimtes om de kans op besmetting met virussen zoals het griep-, mazelen- en coronavirus te verlagen”.
e) Bedenk een biologisch argument dat verklaart dat een bepaalde golflengte, bijvoorbeeld 222 nm, wel het virus uitschakelt, maar niet doordringt in de huid of de ogen.
Het zou kunnen zijn dat bepaalde organismen, zoals virussen, specifieke golflengtes absorberen, in dit geval 222 nm en dat die opgenomen energie het DNA of RNA van het virus beschadigt waardoor het zich niet meer vermeerdert. Het doordringend vermogen van deze kortgolvige UV is te klein om bijvoorbeeld door dode huidcellen heen te dringen, maar kan wel het RNA beschadigen.
