Objavili LED svetlo, ktoré šetrí energiu. Majú Nobelovu cenu za fyziku

ŠTOKHOLM, BRATISLAVA. Nasmerujete napríklad váš mobilný telefón. Vďaka displeju zvolíte správny uhol, vyberiete vhodnú kompozícu, zapnete drobný blesk a urobíte snímku.

V tomto okamihu ste pravdepodobne raz, možno až dvakrát využili objav, ktorý ocenila švédska Kráľovská akadémia vied Nobelovou cenou za fyziku.

Blesky smartfónov či fotoaparátov, ale aj moderné LCD obrazovky televízií, počítačov či mobilných telefónov dnes môžu existovať vďaka zhruba dvadsaťročnému vynálezu trojice japonských výskumníkov.

Isamu Akasaki, Hiroši Amano, Šuji Nakamura totiž prišli na spôsob, ako vytvoriť LED diódky na modré svetlo. A vďaka tomu získať biele svetlo úsporným a efektívnym spôsobom.

Modré svetielko

„Fascinujúce na tom je, že sa o to isté pokúšalo množstvo veľkých spoločností, a zlyhali,“ komentoval podľa BBC ocenenia Per Delsing z Technologickej univerzity v Göteborgu, člen Nobelovho výboru. „Ale títo muži vytrvali a pokúšali sa znova a znova - a napokon uspeli.“

Kľúčom k drobným diódkam vyžarujúcim svetlo sú polovodiče. Už v prvých rokoch dvadsiateho storočia sa vynálezcovia pokúšali získať z polovodičov svetlo a podarilo sa to už v roku 1907 Henrymu Roundovi, ktorý spolupracoval so slávnym otcom bezdrôtového telegrafu Guglielmom Marconim.

Ani on, ani jeho nasledovatelia o desaťročia neskôr však nemali dostatočné znalosti, aby mohli pochopiť, aký fenomén vlastne skúmajú.

Kľúčom je totiž pohyb elektrónov viacerými vrstvami. Ak sa do polovodičov dostane elektrické napätie, elektróny a takzvané diery sa v aktívnej vrstve rekombinujú - a vznikne svetlo. Jeho vlnová dĺžka, a teda farba závisí od materiálu, z ktorého sú vytvorené polovodičové vrstvy.

„Diódy emitujúce červené svetlo vynašli už na konci päťdesiatych rokov,“ pripomínajú vo svojom vyhlásení švédski akademici. „A používali sa v digitálnych hodinkách i kalkulačkách.“

Podobne na tom boli i zelené diódky, no získať modré a následne aj biele svetlo sa zdalo po niekoľko desaťročí nemožné. Až kým neprišli tohtoroční nositelia Nobelovej ceny, ktorí nezávisle od seba prišli na rôzne spôsoby, ako to dosiahnuť.

Vysvietiť svet

Vedci najskôr museli zistiť, ako získať dostatočne kvalitné kryštály nitridu gália. Riešenia Nakamuru v malej chemicko-technologickej firme i Akasakiho a Amana na Nagojskej univerzite sa síce líšili, no v roku 1992 oba tímy ukázali prvé diódky. Technológiu postupne zlepšovali, zostrojili modrý laser, no vďaka ich objavu vznikli napríklad aj dnešné Blu-ray disky.

„Ich vynález efektívnych modrých LED-iek prešliapal cestu k vývoju jasného, efektívneho a, a to je najdôležitejšie, energeticky úsporného bieleho osvetlenia,“ zdôrazňuje Colin Humphreys z Cambridgeskej univerzity.

Nové svietidlá totiž nielen vydržia stonásobne dlhšie ako klasické žiarovky s rozpáleným vláknom, ale potrebujú aj menej energie. Keďže až štvrtina celosvetovej produkcie energie slúži na osvetlenie, takéto LED svietidlá šetria planétu.

Nobelov výbor zároveň odhaduje, že objav priniesol nádej viac ako jeden a pol miliarde ľudí – na osvetlenie domov novými úspornými svietidlami budú stačiť lacné solárne panely.

Kto sú tohtoroční laureáti?

Isamu Akasaki je občanom Japonska. Narodil sa v roku 1929 v Chirane a doktorát získal v roku 1964 na univerzite v Nagoji. Dnes na tejto univerzite pôsobí ako profesor.

Hiroši Amano sa narodil v roku 1960 a doktorát na univerzite v Nagoji získal v roku 1989. Dnes tam rovnako pôsobí.

Posledný z tohtoročných laureátov, Šuji Nakamura sa narodil v roku 1954 v Japonsku a doktorát získal v roku 1994 na univerzite v Tokušime. Dnes pôsobí ako profesor na Kalifornskej univerzite v Santa Barbare.

Ceny v minulosti

Cenu Nobelpriset i fysik udeľuje Švédska kráľovská akadémia vied od roku 1901. Vychádza pritom zo závetu Alfreda Nobela z 27. novembra 1895, pričom ocenenie by malo byť udelené človeku, ktorý „urobil najdôležitejší objav či vynález na poli fyziky“.

Nobelovu cenu za fyziku neudelili v rokoch 1916, 1931, 1934, 1940, 1941 a 1942. Ocenenie dodnes dodnes udelili 107-krát, John Bardeen ho dokonca získal dvakrát (v rokoch 1956 a 1972).

Niekoľkokrát sa v histórii Nobelovej ceny za fyziku stalo, že výbor ocenil rodinných príslušníkov. Marie Curieová a jej manžel Pierre Curie sa laureátmi ceny stali už v roku 1903 za výskum rádioaktívneho žiarenia.

O dvanásť rokov neskôr ocenili otca so synom, Williama Bragga s Lawrencom Braggom (najmladší laureát v histórii Nobelových cien, mal len dvadsaťpäť rokov) za ich analýzu kryštalickej štruktúry pomocou röntgenových lúčov.

Ešte trikrát sa v histórii Nobelovej ceny za fyziku stalo, že ocenenie získali otec aj syn, nikdy však spoločne.

Ženy získali iba dve Nobelove ceny za fyziku. Priemerný vek laureátov je 55 rokov.