Idén Isamu Akasaki, Hiroshi Amano és Shuji Nakamura, a kék fényt kibocsátó dióda (LED) feltalálói kapták a fizikai Nobel-díjat. Találmányaik, amelyek ma már az olvasólámpáktól az okostelefonokig számtalan hasznos eszközben megtalálhatók, komolyan hozzájárulhatnak olyan új technológiák kifejlesztéséhez, amelyek biztonságosabbá és élhetőbbé tehetik az életünket. „A 20. századot az izzólámpák ragyogták be; a 21. századot a LED-lámpák fogják bevilágítani” – írta közleményében a testület.
A díjazottaknak a nyolcvanas évek végén sikerült elérniük, hogy a félvezetők kék fényt bocsássanak ki. A kutatók ekkor már közel harminc éve keresték a megoldást erre a problémára; a vörös és zöld LED ugyan létezett már, de a kéken világító diódák nélkül nem lehetett fehér fényt előállítani. A díjat olyan tudósoknak ítélik oda, akik találmányaikkal „az emberiség javát szolgálják”. Márpedig a kék LED, amellett, hogy forradalmasította a világítástechnikát, olyan helyeken is elérhetővé teheti a villanyvilágítást, ahol ez eddig elektromos hálózat híján nem állt rendelkezésre. Sőt, a mezőgazdasági termelés hatékonyságának javításához és a szennyezett víz megtisztításához is hozzájárulhat.
Energiatakarékos izzók
A LED-ek közvetlenül alakítják fénnyé az elektromosságot. Nem pazarolnak energiát a szénszál felmelegítésére, így jóval tartósabbak és takarékosabbak, mint a hagyományos fényforrások. A klasszikus villanykörték fénykibocsátási hatékonysága 16 lumen/watt (lm/W). A neonlámpák a maguk 70 lm/W-jával már hatékonyabbak, de az igazi ugrást a 300 lm/W-os teljesítményre is képes LED-lámpák jelentették. „A világ áramfelhasználásának negyedét a világítás teszi ki, így a LED-lámpák nagyban hozzájárulnak a föld energiaforrásainak megőrzéséhez” – írták a Nobel-bizottság tagjai. De a kék LED-nek más szempontból is komoly jelentősége van: nélküle a tévékészülékeinkbe, számítógépeinkbe és telefonjainkba épített folyadékkristályos kijelzők (LCD-k) sem léteznének.
„Az emberiség javát szolgálják”
A LED-ek a fejlődő országokban élők számára is segítséget jelenthetnek. Ezekben a térségekben milliárdnyi olyan ember él, akiknek nem áll rendelkezésére kiépített közműhálózat. A modern izzók azonban lehetővé tehetik számukra, hogy napenergia táplálta világítással váltsák fel az olyan fényforrásokat, amelyek „veszélyesek, környezetszennyezők és drágák” – mondta Evan Mills, a Lumina projekt alapítója. „Egy cseresznye méretű LED százszor fényesebben világít, mint egy kerozinlámpa, miközben nagyon keveset fogyaszt.”
Az ultraviola LED-ek kifejlesztését is a kék fényt kibocsátó diódák felfedezése tette lehetővé. Ezeknek a fényforrásoknak a felhasználásával olyan technológiákat fejleszthetünk ki, amelyekkel sterilizálhatjuk a szennyezett vizet – az UV-sugárzás ugyanis képes elpusztítani a baktériumok, vírusok és más mikroorganizmusok DNS-ét. A LED a világ élelmiszerellátását is segítheti. A fény különféle tartományai befolyással vannak a növények fejlődésére. Mivel a LED-ek színe könnyen változtatható, nemcsak az üvegházak világítása oldható meg velük, hanem azt is lehetővé tehetik, hogy a növénytermesztők kontrollálhassák terményeik növekedési ciklusát.
Mi az a LED?
A LED félvezető anyagból készült fényforrás. A dióda által kibocsátott fény színe a félvezető összetételétől függ. A fény úgy keletkezik, hogy az elektromos áram a dióda anyagában levő atomok elektronjait gerjeszti, amitől azok nagyobb energiaszintű elektronpályára lépnek, majd miközben visszatérnek eredeti energiaszintjükre, fotonokat bocsátanak ki. A fény spektruma az infravöröstől az ultraibolyáig terjedhet.
