دراسة لتكنولوجيا UV-C LED على التطهير الجوي داخل الأبواب: طريقة فعالة خالية من الزئبق وخالية من الأوزون لتشريع الكائنات الحية الدقيقة المحمولة جواً

خلاصة

كان الهدف من هذه الدراسة هو تقييم فعالية نظام تعقيم الهواء الجديد على الكائنات الحية الدقيقة المحمولة جواً في كل من البيئة البيئة للمختبر والمكاتب. استخدمنا هنا تقنية قائمة على UV-C لتنقية الهواء باستمرار. وقد لوحظ أنه في بيئة الاختبار المعملي ، يكون معدل التطهير لنظام LED UV-C 99.94 ٪ ضد المكورات العنقودية ألبوس (8032) خلال مساحة 20 م 3 في ساعتين ، في حين 99.6 ٪ ، 99.02 ٪ و 98.65 ٪ ضد الكائنات الحلية الطبيعية في غضون ساعتين خلال 100 م 3 ، 150 م 3 و 210 م 3 و 210 م 3. بالإضافة إلى ذلك ، بالنسبة للاختبار في الموقع لمدة 5 أيام يتم إجراؤه في مكاتب التشغيل عادة ، تظهر النتائج معدل تطهير يصل إلى 92 ٪ ضد الكائنات الحية الدقيقة المحمولة جواً. تُظهر النتائج أيضًا انبعاثات الأوزون صفر من عمليات تعقيم الهواء القائمة على UV-C LED. توضح هذه الدراسة دورًا واعدًا لتكنولوجيا الرواية UV-C القائمة على UV-C في السيطرة على العدوى والوقاية من خلال التخلص من انتشار مسببات الأمراض المحمولة جوا بشكل فعال وكفاءة دون إدخال الزئبق الخطير أو أي مواد كيميائية.

مفاهيم CCS

الأجهزة → التقنيات الناشئة ~ التقنيات البصرية والضوء الناشئة.

الكلمات الرئيسية

شافا محمد ، فرقة محمد ، و Eason Liao. 2024. دراسة تقنية LED UVC على التطهير الجوي داخل الباب: طريقة فعالة خالية من الزئبق وخالية من الأوزون لإش إباطات الكائنات الحية الدقيقة المحمولة جواً. في عام 2024 الندوة الدولية الخامسة حول الذكاء الاصطناعي لعلوم الطب (Isaims 2024) ، 13-17 أغسطس ، 2024 ، أمستردام ، هولندا. ACM ، نيويورك ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية ، 5 صفحات. https://doi.org/10.1145/3706890.3707037

∗ المؤلف المقابل.

يتم منح الإذن لجعل نسخ رقمية أو مستدرسة من كل هذا العمل من أجل الاستخدام الشخصي أو الفصول الدراسية دون رسوم شريطة أن لا يتم إجراء نسخ أو توزيعها من أجل الربح أو الميزة التجارية وأن النسخ تحمل هذا الإشعار والاستشهاد الكامل في الصفحة الأولى. يجب أن يتم تكريم حقوق الطبع والنشر لمكونات هذا العمل المملوك من قبل الآخرين أكثر من المؤلف (المؤلفون). يسمح بالائتمان مع الائتمان. لنسخ خلاف ذلك ، أو إعادة النشر ، للنشر على الخوادم أو لإعادة توزيع القوائم ، يتطلب إذنًا محددًا و/أو رسومًا محددة مسبقًا. طلب أذونات من permissions@acm.org.

Isaims 2024 ، 13-17 أغسطس ، 2024 ، أمستردام ، هولندا

© 2024 حقوق الطبع والنشر التي يحتفظ بها المالك/المؤلف. حقوق النشر المرخصة لـ ACM.

ACM ISBN 979-8-4007-1782-6/24/08

https://doi.org/10.1145/3706890.3707037

1 مقدمة

تم استخدام تشعيع الجراثيم فوق البنفسجي (UV-C) على مدار المائة عام الماضية كطريقة فعالة لإشعاع مسببات الأمراض للسيطرة على العدوى والوقاية منها [1]. مصابيح مبيدات الجرثومية فوق البخار منخفض الضغط على الزئبق هي طريقة التعقيم الأكثر استخدامًا في المستشفيات. وهي معروفة بفعالية مبيدات الجراثيم في Broadspridrum. تستخدم هذه المصابيح على نطاق واسع لتطهير الهواء والأسطح والماء في بيئة الرعاية الصحية. لقد ثبت أن تشعيع الأشعة فوق البنفسجية للجراثيم فعال في تقليل انتقال الالتهابات المحمولة جواً في المستشفيات والفصول الدراسية والإسكان العسكري [2-5]. درس Don et al فعالية نظام تطهير الهواء فوق البنفسجي المحمي في صيدلية المرضى الداخليين لمستشفى الأطفال في مجال الرعاية الثالثية ولاحظ انخفاضًا كبيرًا بنسبة 78 ٪ و 62 ٪ للجزيئات الفطرية والبكتيرية ، على التوالي [6]. أظهر ithington et al أنه محمي باستمرار

يمكن للأشعة فوق البنفسجية على مستوى الغرفة تقليل البكتيريا المحمولة جواً وقد تقلل أيضًا عدد HAIS ، بما في ذلك تلك التي تسببها مسببات الأمراض [7]. ومع ذلك ، عند استخدام مصابيح UVC ، يجب النظر في الأذى المحتمل للجلد البشري من التعرض للأشعة فوق البنفسجية المطولة ومنعه. أيضًا ، تنتج مصابيح UV-C الأوزون من خلال انبعاث ضوء UV-C على طول موجة يبلغ 185 نانومتر أو 222 نانومتر ، مما يمنع جزيئات الأكسجين في ذرات الأكسجين الفردية. ثم تتفاعل هذه الذرات مع جزيئات الأكسجين الأخرى لتشكيل الأوزون. الأوزون هو عامل مؤكسد قوي ، والذي يمكن أن يكون مفيدًا للتطهير وخلايا التخلص من ذلك ، ولكن يمكن أن يكون أيضًا خطراً على الصحة مما يسبب تأثيرات حادة ومزمنة على الجهاز التنفسي البشري بعد التعرض للأوزون [7-13].

تختلف عن مصابيح UVC ، يعتمد UV-C كجهاز جديد للتطهير على تقنية أشباه الموصلات الصلبة [14 ، 15]. UV-C LED تنبعث من 260-280nm طول الأشعة فوق البنفسجية الطول الموجي لإشعاع الحمض النووي و RNA من الكائنات الحية الدقيقة. لقد فتحت تطبيقات جديدة في سوق التعقيم والتطهير للأشعة فوق البنفسجية بفضل العديد من مزاياها التي لا مثيل لها ، مثل عامل الشكل الصغير ، والتبديل الفوري ، واستهلاك الطاقة المنخفضة ، والحياة الطويلة ، وطول الموجة ذات الذروة الواحدة ، وتأثير مكافحة الطلاء الواسع النطاق ضد الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض. كما أن مزاياها الخالية من الزئبق وخالية من الأوزون تجعل UV-C تقود علم التكنولوجيا الصديقة للبيئة مع إمكانات كبيرة لاستبدال مصابيح الزئبق التقليدية للأشعة فوق البنفسجية [16 ، 17].

حققت هذه الدراسة في فعالية تطهير التقنية التي تقودها UV-C على أساس تطهير الهواء الداخلي في كل من بيئة المختبر والبيئة المكتبية. لقد أظهرت إمكانات كبيرة لتكنولوجيا LED UV-C على التحكم في العدوى المنقولة جواً والوقاية منها.

2 مواد وطرق

في هذه الدراسة ، تم تصميم وتصنيع معقم الهواء المستخدم للاختبار بواسطة MassPhoton Limited ، هونغ كونغ. يختلف عن معقمات الهواء القائمة على مصباح الزئبق المستخدمة والمبلغ عنها في الدراسات السابقة ، يستخدم معقم الهواء massphoton 庐 Air UV-C LED كمصدر للضوء الجرثومي. يوضح الشكل 1 صورة عرض أمامية للمعقمة (يسار) وعرض انفجار لتكوينه الداخلي (يمين). كما هو موضح في الأسهم البرتقالية ، يتم رسم الهواء الغرفة غير المعالجة من قبل المشجعين (4) ثم يمر عبر المدخل (6) وترشيح ما قبل (5) لتصفية الجزيئات الكبيرة والغبار في الهواء. بعد ذلك ، سيمر الهواء من خلال الجزء الأكثر أهمية من معقم الهواء ، وقناة الهواء العاكسة للأشعة فوق البنفسجية العالية (2) ووحدة LED UV-C (10). تم تصميم القناة الجوية (2) خصيصًا لتكون أكثر كفاءة في LED UV-C مع طلاء داخلي عاكس UV-C العالي. اخترنا UV-C LED مع شكل شعاع ضيق مما يساعد على جمع الضوء على طول القناة الهوائية كما هو موضح في الشكل 2 (أ). يوضح الشكل 2 (ب) محاكاة تتبع الأشعة التي يتم موازنة الضوء المنبعث من LED UV-C بواسطة العاكس ويسافر مباشرة إلى قناة الهواء ، بينما ينعكس ضوء الزاوية العالي مرة أخرى في قناة الهواء بواسطة سطحه الداخلي العاكس. لذلك ، يتم استخدام ضوء UV-C للجراثيم بكفاءة وتوزيعه بشكل موحد في القناة الهوائية من أجل التعقيم الفعال.

بفضل عامل الشكل الصغير لمصابيح LED UV-C ، فإن هذه القناة الهوائية لها ملف تعريف أقل بكثير مقارنةً بغرفه المستندة إلى مصباح الزئبق. تتكون وحدة UV-C LED (10) من 45 مصابيح LED UV-C ذات الطول الموجي الذروة عند 275 نانومتر. هذه LEDs UV-C لها عمر طويل أكثر من 10000 ساعة ؛ لذلك ، لا يوجد بديل ضروري خلال عمره لمدة 3 سنوات. نظرًا لأن الهواء يمر عبر القناة الهوائية (2) ، يتم تعقيم ضوء المبيدات الجرثومية من وحدة LED UV-C (10) في القناة ، وبالتالي يتم تعقيم الهواء. أخيرًا ، يخرج الهواء المعقم المعقم (الموضح كأسهم خضراء) عبر المخرج (9) إلى الغرفة. بالنسبة لهذه الدراسة ، تم تجهيز النموذج المعين الذي استخدمناه بإضاءة اللوحة (7). وحدات التعقيم كلها مثبتة في هذه الدراسة.

تعد الأوزون من بين أكثر الخصائص جاذبية لتكنولوجيا LED UV-C. في هذه الدراسة ، قمنا بقياس تركيز الأوزون لمدة ساعة واحدة على فاصل 5 دقائق في ³ غرفة اختبار 30 متر باستخدام شاشة 106 لتر أثناء تشغيل معقم الهواء.

لتقييم فعالية معقم الهواء ضد الكائنات الدقيقة المحمولة جواً ، قمنا أولاً باختبار المعقم في بيئة مختبر على المكورات العنقودية ألبوس في غرفة اختبار 20 م 3. تم تربية الثقافات المائلة الطازجة من الجيل الرابع من المكورات العنقودية الذهبية (8032) عند درجة حرارة ثابتة تبلغ 36 ℃ ± 1 ℃ لمدة 18 ساعة ، وتم تخفيفها إلى التركيز المطلوب باستخدام وسط مرق المغذيات. يتم إجراء الاختبار تحت درجة حرارة الغرفة 25 ℃ و 50–70 ٪ من الرطوبة النسبية. في غرفة الاختبار في المجموعة الضابطة والمجموعة السابقة ، يتم رش الهباء الجوي في الغرفة مع مروحة تحريك في نفس الوقت. بعد رش البكتيريا والراحة لمدة 5 دقائق ، تم أخذ عينات قبل التطهير على التوالي للمجموعة الضابطة والمجموعة التجريبية ، والتي تم استخدامها كعناصر تحكم إيجابية قبل بدء المجموعة الضابطة وقبل تطهير المجموعة التجريبية. ثم يتم تشغيل معقم الهواء MassPhoton® لمدة ساعتين. بعد دورة التعقيم ، يتم أخذ العينات لكل من المجموعة الضابطة والمجموعات التجريبية. يتم جمع عينات الهواء واحتضانها في أجار المغذيات. تم تكرار الاختبار ثلاث مرات.

بعد اختبار الفعالية ضد المكورات العنقودية الذهبية ، قمنا باختبار المعقم ضد الكائنات الحية الدقيقة المحمولة جواً في غرف اختبار المختبر الأكبر ، 100 M3 ، 150 M3 و 210 M3 ، على التوالي. قبل التعقيم ، يتم جمع عينة الهواء في غرفة الاختبار المحددة مع عينة من غربال الجليد من ستة مستويات. معقم الهواء يعمل لمدة ساعتين خلال دورة التعقيم. يتم جمع عينات هواء ما بعد التعقيم واحتضانها في أجار المغذيات. وتكرر الاختبار أيضا ثلاث مرات.

نظرًا لأننا جمعنا تاريخ الفعالية من بيئة اختبار معملية خاضعة للرقابة ، فمن المهم أن نفهم كيف يؤدي معقم الهواء UV-C LED تحت بيئة حقيقية أكثر تعقيدًا ، مثل مكتب التشغيل عادةً مع الإشغال. لذلك ، أجرينا دراسة فعالية في الموقع في بيئة المكتب. أربعة مكاتب فردية مع مساحة الغرفة حوالي 100 m3 هي SE-LEGED للاختبار. يمكن العثور على تفاصيل غرفة المكتب والتخطيط في الجدول 1 والشكل 3. يتم تثبيت معقم الهواء MassPhoton® واحد في السقف لكل غرفة. أثناء الاختبار ، لا يتم استخدام أي أجهزة ترشيح إضافية للهواء أو أجهزة التطهير بخلاف MassPhoton® Air Schedizer. لا يتم تقديم أي انقطاع إلى روتين المكتب العادي ، وتوقع أن يتم إيقاف أي استخدام للتنظيف المؤيد للتطهير والتطهير أثناء الاختبار. يتم جمع عينات الهواء قبل وبعد التعقيم من كل غرفة مع عينة من غربال الجوارب من ستة مستويات. تستمر دورة التعقيم 3 ساعات. يتم جمع عينات الهواء واحتضانها في أجار المغذيات.

3 نتائج ومناقشات

يوضح الجدول 2 قياس الأوزون أثناء تشغيل معقم الهواء LED UV-C. تركيز الأوزون الناتج عن المعقم خلال اختبار ساعة واحدة في غرفة اختبار 30 M3 هو 0.000 ملغ/م 3 ، مما يدل على تقنية UV-C خالية من الأوزون وهي ضرورية للتعايش مع البشر والآلات. من شأن مثل هذه التكنولوجيا charac-terch لتكنولوجيا UV-C LED تمكين تعقيم الهواء المستمر 24/7 مع الوجود البشري.

يوضح الجدول 3 نتائج معدل التطهير من AV-C LED Air Trupinfection مقابل المكورات العنقودية الذهبية. يتم التعبير عن تأثير المبيدات الجرثومية التي تنقلها الهواء فوق البنفسجي مع معدل التطهير KT ، ٪ ، والذي يتم حسابه من الصيغة (1) والصيغة (2):

حيث NT هو معدل التحلل الطبيعي للبكتيريا في الهواء ، ٪. V0 ، VT هو المحتوى البكتيري في الهواء في نقاط زمنية مختلفة ، وبعد بدء تجربة المجموعة الضابطة (أثناء التجربة) ، تقاس بوحدات تكوين المستعمرة لكل متر مكعب (CFU/M3). KT هو معدل تطهير البكتيريا في الهواء ، ٪. V1 ، V2 هو المحتوى البكتيري في الهواء في نقاط زمنية مختلفة قبل وبعد علاج التطهير (أثناء العملية) في المجموعة التجريبية ، تقاس بوحدات تكوين المستعمرة لكل متر النحاس (CFU/M3). تظهر النتائج معقم الهواء LED UV-C LED

خفضت بشكل كبير البكتيريا في الهواء ، مع متوسط ​​معدل التخلص من 99.93 ٪ بعد ساعتين من التعقيم في غرفة اختبار 20 M3. وبالمثل ، بالنسبة للاختبار المعملي ضد البكتيريا الطبيعية المحمولة جواً أظهرت في الجدول 4 ، فقد أظهر المعقم الهواء UV-C LED معدل التطهير بدرجة عالية من 99.6 ٪ و 99.02 ٪ و 98.64 ٪ لأحجام غرفة 100 M3 و 150 M3 و 210 M3 على التوالي.

يتم إجراء اختبار فعالية المكتب في الموقع كما هو موضح سابقًا في 4 مكاتب فردية لمدة 5 أيام. بسبب إمكانية الوصول ، لم يتم جمع البيانات في اليوم 1/3/5 للمكتب 3 ، وفي اليوم الأول للمكتب 4. من الجدير بالاهتمام أنه نظرًا لأنه يتم إجراء هذا الاختبار في ظل بيئة مكتب التشغيل عادةً مع شغل متغير وحركة المرور في الوقت الفعلي ، يختلف المحتوى الميكروبي في الهواء قبل التعقيم من المكتب إلى المكتب ومن اليوم الذي يتراوح من 77 CFU/M3 إلى 1343 CFU. يوضح الجدول 5 المحتوى الميكروبي قبل التعقيم وبعده. يتراوح معدل التطهير المقاس من 21 ٪ إلى 92 ٪ ، مع فاصل الثقة 95 ٪ 54.9 ٪ إلى 79.3 ٪. يوضح الشكل 4 تغيير المحتوى الميكروبي قبل وبعد التعقيم. يمكن أن يكون التباين بسبب عوامل متعددة ، مثل حركة المرور ، والإشغال ، والطقس ، وجودة الهواء ، وما إلى ذلك. على الرغم من أن معدل التطهير يختلف مقارنة بنتيجة الاختبار المعملي ، نلاحظ انخفاضًا كبيرًا في الكائنات الحية الدقيقة المحمولة جواً بعد تعقيم الغرفة لمدة 3 ساعات.

4 استنتاجات

في هذه الدراسة ، درسنا تطهير الهواء الداخلي باستخدام معقم الهواء جديد يعتمد على تقنية UV-C. كان نظام تعقيم الهواء الجديد فعالًا للغاية في الحد من الكائنات الحية الدقيقة المحمولة جواً في بيئة المختبر وبيئة المكاتب في الموقع. نعتقد أن تقنية UV-C LED مفيدة لتقنيات الزئبق التقليدية أو تقنيات البلازما ، وذلك بفضل خصائصها الخالية من الزئبق وخالية من الأوزون. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يوفر بالقرب من عامل الشكل الخالي من الصيانة ، ومزايا موفرة للطاقة. للمضي قدمًا ، يمكن أن تشمل الدراسات الإضافية اختبار تطهير الهواء في المستشفيات والعيادات ، ودراسة على أهميتها في HAIS والتحكم في العدوى.

شكر وتقدير

يعترف المؤلفون بالدعم المالي من مشروع Xuzhou Key Research and Development Plan (Industry Core Technology REAREST) ​​(KC22424).

مراجع

[1] DW Challener et al.

[2] D. Xiao ، T. Zhang ، و F. Wang ، 'تعطيل الكائنات الحية الدقيقة على أسطح مقصورة الثلاجة مع مصابيح الزئبق منخفضة الضغط ، ' jour-nal الدولية من التبريد ، المجلد. 164 ، ص. 132-142 ، 2024 ، doi: 10.1016/j.ijrefrig.2024.05.008.

[3] Y.-J. كيم ، ج. لي ، و D.-H. Kang ، 'تعطيل البكتيريا المسببة للأمراض التي تنقلها الأغذية في الماء والفولاذ المقاوم للصدأ من خلال مصباح التآكل الفراغي في UV والتشعيع المصباح للأشعة فوق البنفسجية للزئبق منخفض الضغط ، ' علم الأغذية المبتكرة والتقنيات الناشئة ، المجلد. 84 ، 2023 ، doi: 10.1016/j.ifset.2023.103297.

[4] N. Demeersseman ، V. Seegeman ، V. Cossey ، H. Devriese ، و A. Schuermans ، 'إلقاء الضوء على تقنيات الأشعة فوق البنفسجية في بيئة المستشفى ، ' J Hosp Infect ، المجلد. 132 ، ص. 85-92 ، فبراير 2023 ، doi: 10.1016/j.jhin.2022.12.009.

[5] قال ر. 1-5 ، doi: 10.1109/mms59938.2023.10421147.

[6] D. Guimera ، J. Trzil ، J. Joyner ، و Nd Hysmith ، 'فعالية نظام تطهير الهواء فوق البنفسجي المحمي في صيدلية للمرضى الداخليين لمستشفى أطفال الرعاية الثالثية ، ' AM J Infect Control ، المجلد. 46 ، لا. 2 ، ص. 223-225 ، فبراير 2018 ، doi: 10.1016/j.ajic.2017.07.026.

[7] T. ithington ، S. Newsome ، J. Waugh ، and Ld Lee ، ​​'تنظيف الهواء مع تشعيع الجراثيم فوق البنفسجي يقلل من التهابات التلامس في مستشفى الرعاية الحاد على المدى الطويل ، ' AM J Infect Control ، المجلد. 46 ، لا. 5 ، ص 482-486 ، مايو 2018 ، doi: 10.1016/j.ajic.2017.11.008.

[8] VP Barber et al. 57 ، لا. 42 ، ص. 15990-15998 ، 24 أكتوبر 2023 ، doi: 10.1021/acs.est.3c05680.

[9] H. Claus ، 'Generation Ozone by Ultraviolet Lamps (Dagger) ، ' PhotoChem Photobiol ، vol. 97 ، لا. 3 ، ص. 471-476 ، مايو 2021 ، doi: 10.1111/php.13391.

[10] DB Collins و DK Farmer ، 'العواقب غير المقصودة لكيمياء تنظيف الهواء ، ' Environ Sci Technol ، المجلد. 55 ، لا. 18 ، ص. 12172-12179 ، 21 سبتمبر 2021 ، doi: 10.1021/acs.est.1c02582.

[11] Z. Peng ، SL Miller ، و JL Jimenez ، 'تقييم النموذج للكيمياء الثانوية بسبب تطهير الهواء الداخلي مع مصابيح الأشعة فوق البنفسجية للجراثيم ، ' Letters Environmen-Tal Science & Technology ، المجلد. 10 ، لا. 1 ، ص. 6-13 ، 2022 ، doi: 10.1021/acs.es-tlett.2c00599.

[12] EA Talbot ، P. Jensen ، HJ Moffat ، و CD Wells ، 'المخاطر المهنية من مصابيح الإشعاع الجراثيم فوق البنفسجي (UVGI) ، ' int j tuberc lung dis ، المجلد. 6 ، لا. 8 ، ص. 738-41 ، أغسطس 2002. [عبر الإنترنت]. متاح: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12150488.

[13] EA NARDELL et al. 123 ، لا. 1 ، ص. 52-60 ، يناير-فبراير 2008 ، doi: 10.1177/003335490812300108.

[14] SA Macisaac ، KD Rauch ، T. Perst ، RM Simons ، GA Gagnon ، و AK Stoddart ، 'تحسين أداء التطهير لمدة 280 نانومتر LED أكثر من 254 نانومتر مصابيح الأشعة فوق البنفسجية منخفضة الضغط في المياه العادمة المجتمعية ، ' SCI REP ، المجلد. 13 ، لا. 1 ، ص. 7576 ، 10 مايو 2023 ، doi: 10.1038/s41598-023-34633-7.

[15] Po Nyangaresi و T. Rathnayake و Se Beck ، 'تقييم كفاءة التطهير من UV-C ، و UV-A تليها تشعيع UV-C LED على Escherichia Coli ، B. Spizizenii و MS2 bacteriophage ، في المياه ، ' SCI Total. 859 ، لا. حزب العمال 1 ، ص. 160256 ، 10 فبراير 2023 ، doi: 10.1016/j.scitotenv.2022.160256.

[16] F. Graeffe ، Y. Luo ، Y. Guo ، and M. Ehn ، 'تأثيرات جودة الهواء الداخلية غير المرغوب فيها من استخدام مصابيح الأشعة فوق البنفسجية C للتطهير ، ' Letters العلوم البيئية والتكنولوجيا ، المجلد. 10 ، لا. 2 ، ص. 172-178 ، 2023 ، doi: 10.1021/acs.estlett.2c00807.

[17] Y. Wang ، M. Shafa ، P. Wu ، and Y. Liao ، 'التحقيق في MBE GRANT High AL ALGAN OHMIC CONTAIN ، ' AIP Advances ، Vol. 14 ، لا. 5 ، 2024 ، doi: 10.1063/5.0210229.