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Un led da Nobel
L’Accademia Reale delle Scienze svedese ha scelto quest’anno per il premio Nobel per la Fisica Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Shuji Nakamura, ovvero gli scopritori del led blu

Diodo
Se la comparsa della lampadina ad incandescenza ha rivoluzionato le modalità di vita degli esseri umani, rendendo la notte “accessibile” a tutti, dilatando gli orari utili della giornata ed offrendo una nuova visione del mondo, caratterizzando così gli ultimi due secoli, il XXI secolo si caratterizzerà per un nuovo accesso all’energia luminosa, ben più sostenibile ed efficace.

Il led, infatti, racchiude in sé proprio queste capacità: efficienza energetica, produzione efficace di energia luminosa, durata. Ma per arrivare a questo risultato ci sono voluti molti anni di lunga e faticosa ricerca che possono ben  spiegare perché l’Accademia Reale delle Scienze svedese abbia scelto quest’anno per il premio Nobel per la Fisica Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Shuji Nakamura, ovvero gli scopritori del led blu. Perché in effetti tutta la difficoltà stava proprio nel creare un Light-emitting diode, un LED appunto, di questo colore.

Mentre i led rossi e verdi ci accompagnano ormai da circa mezzo secolo, come tutti sappiamo visto che sono presenti in molte forme nella nostra vita quotidiana, il blu era diventato l’Araba Fenice della ricerca sui semiconduttori, apparentemente impossibile da produrre ma indispensabile per ottenere la luce bianca che si compone appunto sommando i tre colori fondamentali: rosse, verde e blu.

Dopo lunghissimi studi, per una casuale coincidenza, Akasaki e Amano alla Nagoya University e Nakamura presso la Nichia Chemicals, sono arrivati ad identificare in un composto a base di cristalli di nitruro di Gallio il semiconduttore adatto alla produzione del tanto ricercato led.

 Ma cos’è in buona sostanza un led? Un led è costituito da tre strati: lo strato n, che contiene un surplus di elettroni negativi, lo strato p, che ha un numero insufficiente di elettroni (e che presenta quindi delle lacune), e uno strato intermedio, ovvero lo strato attivo,  costituito dal semiconduttore. Applicando una tensione allo strato n e allo strato p, gli elettroni si combinano con le lacune ed emettono fotoni, ovvero luce. La frequenza dei fotoni emessi, cioè il colore della luce, dipende dal semiconduttore usato. Da qui l’importanza di identificare il semiconduttore idoneo.

Le ricerche sui semiconduttori datano addirittura agli inizi del secolo scorso, quando nel 1907 Henry J. Round, collaboratore di Marconi, produsse la prima pubblicazione. Continuarono poi negli anni ‘20 e ‘30 in Unione Sovietica  con gli studi di Oleg V. Losev. Ma né Round né Losev avevano le conoscenze sufficienti a comprendere a pieno il fenomeno. È solo alla fine degli anni ’50 che viene inventato il primo diodo a basse emissioni.

Efficienza luminosa
Ma è a partire dagli anni ’80 che gli studi di Akasaki, Amano e Nakamura offrono una vera possibilità di riuscita per quanto riguarda il led blu. Grazie alle loro ricerche, l’illuminazione a led è divenuta possibile anche per la nostra illuminazione quotidiana, anzi lo strumento di illuminazione indispensabile del nuovo millennio. Si deve tener conto, infatti, che i led possono raggiungere livelli altissimi nel rapporto lumen/watt. I record più recenti sono riusciti a sorpassare i 300 lumen/watt. Ovviamente si tratta, appunto di record, e i led che utilizziamo quotidianamente non arrivano a queste vette ma se si considera che una lampadina ad incandescenza arriva a 16 e una fluorescente a 70, il vantaggio è evidente.

È grazie a Akasaki, Amano e Nakamura, quindi, se potremo continuare ad usufruire di una buona illuminazione salvando al tempo stesso le risorse del pianeta. Quando durante le prossime feste accenderemo le luci delle nostre decorazioni, pensiamoci!

Isamu Akasaki

È nato a Chiran, in Giappone, nel 1929 ed ha ottenuto un PHD nel 1964 presso la Nagoya University. È professore presso la Meijo University, Nagoya, e professore presso la Nagoya University.

 

Hiroshi Amano

Nato nel 1960 ad Hamamatsu, in Giappone, ottiene un PhD presso la Nagoya University nel 1989. È professore presso la Nagoya University.

 

Shuji Nakamura

Nato nel 1954 ad Ikata, in Giappone, è cittadino statunitense. Ottiene un PhD presso l’Università di Tokushima, in Giappone, nel 1994. È professore presso l’Università di Santa Barbara, in California.

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