Nobel z fizyki dla twórców niebieskiej diody

Prof. Isamu Akasaki odbiera gratulacje. Fot. PAP/EPA/TORU OZAWA

Tegoroczną Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki otrzymali trzej twórcy niebieskiej diody LED – Japończycy Isamu Akasaki i Hiroshi Amano oraz Shuji Nakamura z USA, dzięki którym energooszczędne i trwałe świecące diody zastępują żarówki i świetlówki.

Nazwiska laureatów ogłoszono we wtorek w Sztokholmie. Zgodnie z decyzją Komitetu Noblowskiego naukowcy podzielą się po równo kwotą 8 mln koron szwedzkich (ok. 3,6 mln zł).

Komitet docenił - jak napisano w uzasadnieniu - wynalezienie przez naukowców "wydajnych diod emitujących światło niebieskie, które pozwoliły na stworzenie jasnych i energooszczędnych źródeł światła białego". "Ich wynalazki były rewolucyjne. Żarówki oświetlały wiek XX; wiek XXI oświetlą diody LED" – napisali członkowie Komitetu Noblowskiego. Ich zdaniem może to poprawić jakość życia 1,5 mld ludzi na świecie bez dostępu do sieci elektrycznej. Dzięki niewielkiemu zapotrzebowaniu na energię niebieskie diody LED mogą być bowiem zasilane tanimi źródłami energii, np. bateriami słonecznymi.

Emitujące światło diody LED bardzo wydajnie zamieniają energię elektryczną na światło. Są dużo trwalsze od żarówek czy świetlówek. W przeciwieństwie do świetlówek, mogą być szybko i często włączane i wyłączane, bez szkody dla trwałości – i nie zawierają trującej rtęci.

Teoretyczne podstawy LED powstały już na początku XX wieku, ale na praktyczne zastosowanie trzeba było poczekać jeszcze dziesięciolecia. Pod koniec lat 50. pojawiły się czerwone diody LED, później opracowano także zielone. Znalazły zastosowanie jako elementy wyświetlaczy w zegarkach i urządzeniach pomiarowych czy lampki sygnalizujące podłączenie do sieci. Jednak przez 30 lat nie udawało się stworzyć diody niebieskiej, niezbędnej do zbudowania lamp LED emitujących białe światło - połączenie barw: czerwonej, zielonej i niebieskiej.

Isamu Akasaki (85 lat) współpracował z Hiroshi Amano (54 lata) na uniwersytecie w Nagoi, natomiast urodzony w Japonii Shuji Nakamura (60 lat) był zatrudniony w małej firmie Nichia Chemicals w Tokushimie na wyspie Shihoku. Wszyscy trzej naukowcy sami budowali konieczną aparaturę i podejmowali ryzyko niezliczonych nieudanych eksperymentów.

Pierwszym sukcesem Akasakiego i Amano było uzyskanie wysokiej jakości kryształów azotku galu na szafirowym podłożu. W kilka lat później wytworzyli w tym materiale warstwy półprzewodnika typu p, a w 1992 r. zbudowali pierwszą niebieska diodę. Nakamura pracował niezależnie od Akasakiego i Amano, uzyskując podobne wyniki. Wyjaśnił także teoretyczne podstawy procesu technologicznego.

Dzięki japońskim naukowcom powstały także niebieskie lasery, pozwalające na zagęszczenie zapisu – Blu-ray zastąpił DVD, a drukarki laserowe dają lepsze wydruki. Niebieska dioda rozpoczęła też fundamentalną zmianę w technice oświetleniowej.

Dioda LED zbudowana jest z wielu warstw półprzewodnika. Energia elektryczna jest przekształcana bezpośrednio w strumień cząsteczek światła – fotonów, podczas gdy w lampach wyładowczych - świetlówkach, a zwłaszcza wykorzystujących rozżarzony drucik wolframowy żarówkach - większość energii przekształca się w ciepło.

85-letni Isamu Akasaki jest jedną z najstarszych osób, które otrzymały Nobla w dziedzinie fizyki. Długo czekał na moment, w którym jego badania zostaną docenione. Nie tracił nadziei, choć jego otoczenie sugerowało, że XX w. nie przyniesie mu uznania i sławy. „Ja nigdy nie myślałem w ten sposób. Po prostu robiłem swoje” – stwierdził sam Akasaki na konferencji zorganizowanej w dniu ogłoszenia Nobli.

Jego młodszy współpracownik i współlaureat Nobla, 54-letni Hiroshi Amano ma nadzieję, że jego odkrycia nieustannie poprawiają jakość życia ludzi. Obecnie pracuje jako profesor na Uniwersytecie Nagoya.

Trzeci z noblistów, prof. Shuji Nakamura, urodził się w 1954 r. w Japonii, ale obecnie jest obywatelem USA i tam też pracuje na University of California. "Mam nadzieję, że oszczędne lampy LED pomogą zmniejszyć zużycie energii i obniżą koszty oświetlenia na całym świecie” - powiedział Nakamura na wieść o przyznaniu mu Nobla.

Polscy naukowcy komentując dla PAP tegorocznego Nobla z fizyki, podkreślali, że odkrycie noblistów było bardzo ważne też dla naszej nauki. Spowodowało – ocenił dr Jacek Szczytko z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego - że badania nad azotkiem galu, prowadzone też przez polskich naukowców, nagle znalazły się w centrum światowej nauki. Poza tym - wtórował prof. Sylwester Porowski z Instytutu Wysokich Ciśnień PAN w Warszawie - Nobel z fizyki pokazał, jak ważne są badania nad azotkiem galu, które są specjalnością Polaków.

Prof. Roman Stępniewski z Wydziału Fizyki UW dodał, że takie badania prowadzi kilka polskich ośrodków naukowych, np. na UW, ale Polakom brak odpowiedniej bazy, by osiągać tak efektowne sukcesy, jak nobliści.

O tym, że Nobel dla twórców niebieskich diod to także docenienie badań nad azotkiem galu jest przekonany prezes Ammono, polskiej firmy produkującej azotek galu, dr Robert Dwiliński. Przyznał, że jego środowisko od lat oczekiwało nagrody dla Nakamury, Akasakiego i Amano. Jego zdaniem jest to jedna z najważniejszych nagród ostatnich lat.(PAP)