سالروز تولد هیروشی آمانو

وی به همراه شوجی ناکامورا (از دانشگاه کالیفرنیا در سانتا باربارا) و ایسامو آکاساکی(از دانشگاه ناگویا در ژاپن) برای ابداع دیودهای کارآمد منتشر کننده نور آبی (ال‌ای‌دی) که امکان منابع نور سفید به صرفه را فراهم کردند به طور مشترک برنده جایزه نوبل فیزیک (۲۰۱۴) شده است.

اختراع دیودهای کارآمد ساطع کننده نور آبی که امکان دستیابی به منابع نور سفید درخشان و با صرفه جویی انرژی را فراهم ساخت، انگیزه اعطای جایزه نوبل به این سه دانشمند بود. زمانی‌که ایسامو آکاساکی، هیروشی آمانو و شوجی ناکامورا برای شرکت در مهمانی جایزه نوبل به استکهلم رسیدند، به زحمت می‌توانستند این حقیقت را ندیده بگیرند که نور اختراع آنها عملا در تمام پنجره‌های شهر در حال درخشش است.

سه گانه قرمز و سبز و آبی

نورپردازی نقش مهمی در کیفیت زندگی ما ایفا می کند. تولید دیودهای ساطع کننده نور (LEDs) امکان ایجاد منابع نوری مکفی و هزینه اثربخش را فراهم ساخت. تولید نور سفید که برای نورپردازی مناسب باشد مستلزم ترکیب نورهای قرمز، سبز و آبی است. تولید LEDsهای آبی رنگ خیلی سختر از دیودهای قرمز و سبز است. در طی دهه 1980 و 1990، ایسامو آکازاکی، هیروشی آمانو و شوجی ناکامورا موفق شدند از نیترید گالیوم (gallium nitride) برای ایجاد LEDهای کارآمد نور آبی استفاده کنند، ماده ای که کار با آن در نیمه هادی‌ها بسیار مشکل بود. به گفته کمیته نوبل، به گفته نوبل، در دهه 1990 زمانی که این سه دانشمند نوری درخشان و آبی‌رنگ را از نیمه‌رساناها ایجاد کردند،‌ تحولی بنیادین را در تکنولوژی‌های تامین روشنایی خلق کردند. دیود‌های سبز و سرخ مدت‌ها بود که اختراع شده‌بودند،‌اما بدون نور آبی، امکان خلق لامپ‌های سفید وجود نداشت و برای سه دهه، خلق دیود‌های آبی به شکل چالشی دشوار دانشمندان را به خود درگیر کرد.

آکاساکی و آمانو در کنار یکدیگر در دانشگاه ناگویا مشغول به ابداع دیود‌های نوری آبی شدند. درحالی‌که ناکامورا درحال تاسیس شرکت مواد شیمیایی در توکوشیما بود. ابداع این سه دانشمند انقلابی بزرگ در تولید چراغ‌های روشنایی ایجاد کرد. دیود‌های نوری امروز تکامل بیشتری یافته و کم‌مصرف‌تر از گذشته شده‌اند و نسبت به دیگر انواع لامپ‌ها از طول عمر بالاتر و مصرف بسیار پایین‌تری برخوردارند.

روایت ساده و سر راست از اختراع

دیودهای قرمز و سبز بیش از نیم قرن است که استفاده می‌شدند؛ اما بدون نور آبی،‌ نمی‌شد لامپ‌های سفید را ساخت. تنها سه‌گانه قرمز،‌ سبز و آبی است که می‌تواند نور سفیدی ایجاد کرده و امروز جهان را برای ما روشن ‌کند. با وجود تلاش‌های بسیاری که از سوی جامعه صنعتی و جامعه علمی انجام شد،

دیودهای آبی سه دهه جزو چالش‌های صنعت باقی ماندند. برگزیدگان نوبل فیزیک سال 2014، این جایزه را برای اختراع نوع تازه‌ای از منابع نوری سازگار با محیط‌زیست و باصرفه از دیدگاه مصرف انرژی دریافت کردند که دیود نوری آبی (Blue LED) باشد. با استفاده از LEDهای آبی‌رنگ، می‌توان نور سفید را به روش تازه‌ای تولید کرد. با اختراع چراغ‌های LED اکنون جایگزین‌های تازه و بادوام‌تری نسبت به منابع قدیمی نور در اختیار داریم.

نیاز به انرژی کمتر

دیودهای نوری از چند لایه نیمه‌هادی تشکیل می‌شوند. در LED، الکتریسیته مستقیما به ذرات نوری فوتون تبدیل خواهد شد که همین امر باعث بهره‌وری بیشتر این نوع لامپ‌ها نسبت به روش‌های دیگر تولید نور می‌شود؛ لامپ‌هایی که در آنها بیشتر برق ورودی صرف تولید حرارت شده و تنها بخش کوچکی تبدیل به نور می‌شود. در لامپ‌های رشته‌ای گداختی، همچنین لامپ‌های هالوژن، جریان الکتریکی یک افروزه سیمی (فیلامان) را چنان گرم می‌کند که شروع به نورافشانی کند. در لامپ‌های فلورسنت که به نام لامپ کم‌مصرف هم معروفند، تخلیه الکتریکی در گاز (بخار جیوه) باعث ایجاد نور و حرارت می‌شود. بنابراین LEDها برای تولید نور نیازمند انرژی کمتری هستند..

مهرداد نصرتی