Il Nobel per la Fisica a Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Shuji Nakamura
Per la loro invenzione dei LED a luce blu, che hanno permesso di realizzare sistemi di illuminazione a basso consumo energetico
Il premio Nobel per la Fisica 2014 è stato assegnato a Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Shuji Nakamura per la loro invenzione dei LED (diodo a emissione luminosa) a luce blu, che hanno permesso di realizzare sistemi di illuminazione a basso consumo energetico.
I LED esistono da decenni, sono la lucina rossa che indica che il televisore è collegato alla corrente, per intenderci. I tre premiati con il Nobel per la Fisica hanno inventato un LED che emette luce blu e che ha permesso, combinata agli altri tipi di LED, di realizzare lampade e altri sistemi per illuminare che consumano pochissima energia elettrica e che durano anni, prima di richiedere una loro sostituzione.
Akasaki, Amano e Nakamura realizzarono i loro LED blu all’inizio degli anni Novanta, mentre erano al lavoro su alcuni semiconduttori. All’epoca erano già disponibili i LED che emettono luce rossa e verde, ma senza quelli blu era impossibile creare lampadine che emettessero luce bianca. Le ricerche per ottenere LED blu andavano avanti da circa 30 anni, ma nessuno era ancora riuscito a trovare il modo di realizzarli.
Un LED è costituito da una serie di strati di semiconduttori, grazie ai quali l’elettricità viene convertita direttamente in particelle di luce (fotoni), cosa che permette di ottenere un’alta efficienza energetica rispetto ad altri sistemi nei quali buona parte dell’energia viene consumata sotto forma di calore (le lampadine a incandescenza consumano buona parte dell’energia producendo calore). Semplificando, in un LED ci sono alcuni strati: uno ha elettroni in eccesso, caricati negativamente, mentre l’altro ha un eccesso di cariche positive (“lacune”); tra i due strati ce n’è un terzo verso il quale sono inviati gli elettroni e le lacune, che quando si incontrano si ricombinano dando origine alla luce. Il tipo di luce emessa, cioè la sua lunghezza d’onda, dipende dai materiali con cui sono realizzati i semiconduttori. La luce blu compare nell’area delle onde corte dello spettro del visibile e può essere prodotta solo attraverso alcuni materiali.
I LED furono teorizzati a partire dai primi anni del Novecento e la possibilità di emettere luce in questo modo fu esplorata per decenni, ma solo verso la fine degli anni Cinquanta furono realizzati i primi diodi a emissione luminosa in grado di emettere luce rossa. In seguito alla realizzazione dei LED in grado di emettere luce verde divenne evidente che per realizzare luce bianca fosse necessario trovare il modo di creare LED blu (modulando la luminosità del rosso, del verde e del blu si possono ottenere tutti i colori dello spettro del visibile, bianco compreso).
I tre premiati con il Nobel per la Fisica riuscirono dove gli altri avevano a lungo fallito. Akasaki collaborò con Amano presso l’Università di Nagoya, in Giappone, mentre Nakamura collaborò da impiegato della società Nichia Chemicals, una piccola azienda di Tokushima. La loro invenzione può essere considerata una delle più importanti della fine del ventesimo secolo, perché di fatto sta permettendo proprio in questi anni di passare dalle lampadine a incandescenza, che consumano molta più energia e durano poco, a lampadine a LED di lunga durata e a basso consumo.
Negli anni successivi all’invenzione di Akasaki, Amano e Nakamura, la tecnologia dei LED si è ulteriormente evoluta permettendo la produzione di sistemi di illuminazione a luce bianca ancora più efficienti, dal punto di vista energetico e della quantità di luce emessa. Anche grazie alle leggi che hanno imposto in diversi paesi del mondo di non utilizzare più le lampade a incandescenza, si stima che nei prossimi decenni i LED potranno portare a enormi benefici per quanto riguarda il risparmio energetico. Circa un quarto di tutto il consumo energetico al mondo è dovuto all’illuminazione, e i LED saranno quindi un’importante risorsa per risparmiare. Inoltre, una lampada LED dura in media 100mila ore, contro le 1.000 di una comune lampadina a incandescenza e le 10mila di una lampada fluorescente (quelle che hanno al loro interno un gas che diventa luminoso al passaggio di corrente).
Isamu Akasaki è nato nel 1929 a Chiran, in Giappone. Ha conseguito il dottorato presso l’Università di Nagoya, dove ora insegna.
Hiroshi Amano è del 1960 ed è nato ad Hamamatsu, in Giappone. Ha conseguito il dottorato nel 1989 presso l’Università di Nagoya, dove insegna.
Shuji Nakamura è nato nel 1954 a Ikata in Giappone, ma ha cittadinanza statunitense. Dopo avere conseguito il dottorato nel 1994 alla Università di Tokushima si è trasferito a Santa Barbara, in California, e insegna presso l’University of California.
