Blått ledljus har gjort forskarnas liv svårt i åratal: detta var det sista som producerades

Idag är det verkligen inget problem med att finna det LED-ljus vi vill ha, men en gång i tiden var det inte så: skapandet av blått LED-ljus krävde stor ansträngning, så pass att dess uppfinnare fick Nobelpriset för det. Här berättar vi varför.

Blått LED-ljus, en lång väntan

PiccoloNamek/Wikimedia commons - CC BY-SA 3.0

The Light Emitting Diode, mer känt som LED-lampa, har representerat en anmärkningsvärd vändpunkt inom belysningssektorn, utnyttjat teknologin för elektroniska halvledarenheter för att generera ljus. I grund och botten producerar dioder fotoner när en elektrisk ström passerar genom dem, vilket erbjuder ett giltigt alternativ till traditionella glödlampor och omvandlar en större mängd elektrisk energi till ljus, samt är avgjort mer hållbara. Faktum är att en vit LED-lampa omvandlar mer än 50% av den elektricitet som används till ljus.

Ljusets intensitet och färg kan manipuleras, men medan de andra nyanserna var relativt enkla att skapa, var det just blått som satte experternas tålamod på prov. Fram tills tre forskare lyckades med bedriften och vann Nobelpriset i fysik. Blått var faktiskt den sista saknade pjäsen för att kunna generera vitt LED-ljus, vilket gjorde det möjligt att använda det i skärmarna på elektroniska enheter som PC och smartphones, samt att det var mycket mer miljövänligt än vanliga glödlampor. Tack vare fysikerna Hiroshi Amano, Isamu Akasaki och ingenjören Shuji Nakamura blev detta sista steg möjligt.

Nobelpriset till tre vetenskapsmän för upptäckten av blått LED-lhus

outlaw_wolf/Wikimedia commons - CC BY-SA 2.0

Blått LED-ljus har också använts individuellt, vilket har lett till utvecklingen av två teknologier som specifikt handlar om detta ämne, men deras uppfinning gjorde det möjligt att komplettera RGB, röd-grön-blå spektrum, utan vilken färg och vita LED-skärmar inte kan existera. Nobelpriset som tilldelades de tre uppfinnarna åtföljdes av orden : "Glödlampan lyste upp 1900-talet; och 2000-talet kommer att lysas upp av LED-lampor".
Detta är säkert sant, men varför krävde den blå lysdioden så mycket ansträngning och så lång väntan innan den blev verklighet?

Röda och gröna lysdioder producerades mellan 1950 och 1960-talen, under perioden omedelbart efter spridningen av färg-TV med katodstråle. De första enheterna avgav lasrar som bara fungerade när de var nedsänkta i flytande kväve, som också producerade infrarött, men ingen kunde generera blått, vilket krävde kemiska ämnen, inklusive särskilda kristaller som ännu inte var möjliga att producera i laboratoriet. Det verkade dock ganska uppenbart att nästa steg skulle vara tillkomsten av LED-TV:n, så Radio Corporation of America gav sina forskare i uppdrag att arbeta med skapandet av de blå lysdioden, för att kunna lägga den på en obegränsad budget.

Men, något gick fel: 1972 skapades det blå ljuset och patenterades 1974, men utan någon utveckling, eftersom RCA var tvungen att slå igen på grund av ekonomiska problem.

Genombrottet i skapandet av blått LED-ljus: galliumnitrid

Pexels

I vilket fall som helst lyckades de tre forskarna ge världen blått LED-ljus, som de sedan använde för att simulera en fluorescerande kemikalie i lampan och förvandla den till vitt sken. Isamu Akasaki och Hiroshi Amano samarbetade med produktionen av galliumnitrid, ett material som finns i många lager i den blå lysdioden men som fram till dess hade utgjort många hinder i skapandet av blått ljus. De röda och gröna lysdioderna använde istället galliumfosfid, vilket var enklare att tillverka. De två fysikernas förtjänst var att upptäcka hur man tillsätter kemikalier till galliumnitridhalvledare för effektiv ljusemission.

Shuji Nakamura arbetade också med att skapa galliumnitrid och upptäckte varför halvledare gjorda av detta material lyser när de behandlas med specifika kemikalier. Således fullbordades RGB-spektrumet äntligen, vilket ledde till skapandet av vitt ljus och alla andra som effektivt lyser upp skärmar och strukturer i en mängd olika användningsområden: från det ögonblicket är resten historia.