#10/2014

O prêmio de Nobel na física aos inventores do LED azul

Editor-chefe - Vladimir Krylov, PhD
Editor adjunto - Michael Nikulichev, PhD

- Holmes! Como você sabe tanto sobre aqueles quarks, bosons e leptons!
- É elementar, meu caro Watson!

O trajeto que aquele conduz às invenções científicas é misterioso e imprevisível. Algumas invenções começo executadas mas então são esquecidas e desaparecem no esquecimento. Este é o que aconteceu com máquinas de escrever, pagers, e máquinas de fax. Outro permanecem no uso público, mas a prioridade de sua invenção é debatida constantemente - como no caso do rádio e do telégrafo.

Algumas invenções são executadas extensamente e mudam mesmo o mercado mundial mas seus autores permanecem anônimo (por exemplo telefones móveis). O mesmo é verdadeiro sobre a maioria coisas e de dispositivos úteis que são usados universal, como por exemplo, com os inventores do LEDs azul, os cientistas japoneses Isamu Akasaki, o Hiroshi Amano e o Shuji Nakamura.

Isamu Akasaki (esquerda), Hiroshi Amano (centro) e Shuji Nakamura
Isamu Akasaki (esquerda), Hiroshi Amano (centro) e Shuji Nakamura ganharam o prêmio 2014 de Nobel na física

Embora o primeiro LEDs azul fosse criado para trás em 1971 por Jacques Isaac Pankove, a invenção não se moveu após a fase experimental. O LEDs era demasiado caro e não suficientemente brilhante. E somente 20 anos mais tarde os cientistas japoneses mudaram o processo do crescimento de cristal e criaram um azul comercial LED.

Controlaram desenvolver uma tecnologia relativamente barata a mais conhecida como o junção PN azul LEDs usando nitreto do gálio (GaN) - primeiramente sobre na carcaça do sapphire por um amortecedor de baixa temperatura mergulham a tecnologia (o cristal de alumínio do nitreto do primeiro crescimento e então o cristal do nitreto do gálio na parte superior). Shuji Nakamura que trabalhou independente de seus dois colegas desenvolveu um método diferente do crescimento a primeira camada de cristal do nitreto de índio e gálio em temperaturas relativamente baixas de 500 graus centígrado e temperatura então crescente para o crescimento outras camadas. O resultado era o primeiro alto brilho LED azul que poderia ser produzido comercialmente.

O que quer que o caso, o LED azul aparece no meio dos anos 90, aproximadamente 20 anos após o vermelho e verde. Agora com base na combinação do RGB é possível conseguir a cor e os milhões brancos das matiz. Uma ferramenta excelente para fabricantes de telões da publicidade!

Telão da lâmpada 12x9 m da publicidade em Moscou. Erigido em 1999. Telão da lâmpada 12x9 m da publicidade em Moscou. Erigido em 1999.

É duro acreditar nos mamutes e nos dinossauros mas existiram. Na era antes do LED azul, as telões de cor completa tiveram que ser feitas com base em lâmpadas incandescentes elétricas. Isto conduziu ao consumo elétrico enorme. Por exemplo, razoavelmente recentemente, no início de nosso século XXI moderno super ainda existiu redes (por padrões adiantados da telão) de telões enormes da lâmpada com a resolução 160x120 ridícula (pixel pitch de somente 76 mm!). E o consumo elétrico daqueles monstro era os 600 quilowatts inconcebível.

O LED azul revolucionou praticamente a indústria da publicidade. Todas as telões giraram o LED. Hoje uma telão da lâmpada é a tão raro quanto a máquina de escrever manual. Junto com o LED azul o LEDs vermelho e verde já existente reservou reproduzir todas as combinações possíveis de cores, e também para criar uma cor que fosse percebida pelo olho humano como o branco.

Entretanto, quando o LEDs era vencedores indiscutíveis na área da publicidade exterior (hoje os painéis de LED estão operando tudo em torno do mundo) - a comunidade científica pareceu não pagar nenhuma atenção a ela. Porém como a indústria do LED se amadureceu e se cresceu no tamanho, o LED fixa o preço da queda começada, e das aplicações novas do LED começadas aparecer quase em uma base diária. É interessante comparar os preços relativos. Por exemplo, um pixel de cor completa em 1998 custou 2.5 dólares, hoje - aproximadamente 2 centavos.

Comparação o incandescente, fluorescente e de lâmpadas LED Comparação o incandescente, fluorescente e de lâmpadas LED

Neste momento, o lobby do LED atacou o mercado de consumidor em todas as partes dianteiras. A invenção inofensiva e útil transformou-se a razão para a bancarrota e o desaparecimento de grandes campos da indústria. A indústria de néon era a primeira vítima. Praticamente todas as placas de neon foram substituídas hoje por estruturas de Baseado em LED. Veio então a volta das tevês do plasma que perderam a batalha à tecnologia da retroiluminação LED. Hoje o LEDs está continuando o ataque no mercado das lâmpadas incandescentes.

E é somente neste momento que a comunidade científica e o comitê de Nobel observaram graciosa a invenção dos cientistas japoneses. Alguns deles pararam entretanto para ser japoneses: Shuji Nakamura é atualmente o cidadão do E.U. e trabalha no colégio da engenharia, na universidade de Califórnia, e no Santa Barbara (UCSB). Provavelmente isto ajudou-o a sue seu empregador anterior o Nichia Corporação sobre seu bônus para a descoberta e para começo ¥840 milhão (~US$9 milhão), naquele tempo o bônus o maior pagou nunca por uma companhia japonesa. Conseqüentemente o Nobel milhão dólares divididos por três não é provavelmente tão importante para ele. Mas uma outra matéria é prestígio.

As fontes luminosas baixa potência, duradouro e ecológico eficientes, como indica pelo comitê de Nobel, melhoraram drasticamente o estilo de vida de mais de 1.5 bilhão povos no mundo. Aparentemente, esta é uma baixa estimativa. O tempo virá logo quando as tecnologias LED espalharão mesmo mais largamente. A menos que, isto é, um outro laureado de Nobel do futuro estiver trabalhando em algum crescimento remoto do laboratório ainda mais cristais comercialmente eficientes que substituirão o LEDs de hoje.