La luce a LED blu ha reso difficile la vita degli scienziati per anni: è stata l'ultima a essere prodotta
Oggi reperire la luce LED che desideriamo non è di certo un problema, ma un tempo non era affatto così: la creazione delle luci LED blu ha richiesto non poco impegno, tanto da far guadagnare il Premio Nobel ai suoi inventori. Ecco perché.
Luce a LED blu, una lunga attesa
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Le light emitting diode, più comunemente conosciute come luci a led, hanno rappresentato una svolta notevole nel settore dell'illuminotecnica, sfruttando la tecnologia dei dei dispositivi elettronici a semiconduttore per generare luce. In sostanza, i diodi producono fotoni nel momento in cui vengono attraversati da una corrente elettrica, offrendo una valida alternativa alle tradizionali lampadine e trasformando una maggiore quantità di energia elettrica in luce, oltre a essere decisamente più durevoli. Una lampadina a LED bianca converte, infatti, più del 50% dell'elettricità utilizzata in luce.
L'intensità e il colore della luce possono essere manipolati, ma se le altre tonalità sono state relativamente semplici da realizzare, a mettere a dura prova la pazienza degli esperti è stato proprio il blu. Fin quando tre scienziati sono riusciti nell'impresa, aggiudicandosi il Premio Nobel per la fisica. Il blu è infatti stato l'ultimo tassello mancante per poter generare la luce a LED di colore bianco, che ha reso possibile il suo impiego negli schermi di dispositivi elettronici quali PC e smartphone, oltre a essere molto più ecologica rispetto alle lampadine standard. Proprio grazie ai fisici Hiroshi Amano e Isamu Akasaki e all'ingegnere Shuji Nakamura questo passo finale è stato possibile.
Il Premio Nobel a tre scienziati per la scoperta della luce LED blu
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I LED blu sono stati impiegati anche singolarmente, portando allo sviluppo di nuove tecnologie che contemplano unicamente questo colore, ma la loro invenzione ha permesso di ultimare lo spettro RGB, red-green-blue, senza il quale gli schermi LED a colori e bianchi non sarebbero potuti esistere. Il Nobel riconosciuto ai tre inventori è stato accompagnato dalle parole: "Le lampadine a incandescenza hanno illuminato il XX secolo; il 21° secolo sarà illuminato da lampade a LED."
Di certo questo è vero, ma perché il LED blu ha richiesto così tanta fatica e attesa prima di diventare realtà?
I LED rossi e verde sono stati prodotti tra gli anni Cinquanta e Sessanta, nel periodo immediatamente successivo alla diffusione dei televisori a colori a raggi catodici. I primi dispositivi emettevano laser che funzionavano solo se immersi in azoto liquido, producendo anche infrarossi, ma nessuno era ancora in grado di generare il blu, che necessitava di sostanze chimiche, tra cui particolari cristalli che non era ancora possibile produrre in laboratorio. Tuttavia, sembrava piuttosto scontato che lo step seguente sarebbe stato l'avvento della TV LED, così la Radio Corporation of America incaricò i suoi scienziati di lavorare alla creazione del LED blu, potendo attingere a un budget senza limiti.
Tuttavia, qualcosa andò storto: nel 1972 venne creata la luce blu, brevettata nel 1974, ma senza alcuno sviluppo, dal momento che la RCA dovette chiudere a causa di problemi finanziari.
La svolta nella creazione della luce LED blu: il nitruro di gallio
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In ogni caso, i tre scienziati sono riusciti a regalare al mondo la luce LED blu, impiegata poi per stimolare una sostanza chimica fluorescente nella lampadina, trasformandola in luce bianca. Isamu Akasaki e Hiroshi Amano hanno collaborato alla produzione di nitruro di gallio, materiale presente in molti strati del LED blu ma che fino a quel momento aveva presentato numerosi ostacoli nella creazione della luce blu. I LED rossi e verdi usavano invece fosfuro di gallio, di più semplice realizzazione. Il merito dei due fisici è stato quello di scoprire come aggiungere sostanze chimiche ai semiconduttori di nitruro di gallio per un'efficiente emissione di luce.
Anche Shuji Nakamura ha lavorato alla creazione di nitruro di gallio, scoprendo il motivo per cui i semiconduttori prodotti con questo materiale si illuminano se trattati con specifiche sostanze chimiche. Così, lo spettro RGB è stato finalmente completato, portando alla creazione della luce bianche e di tutte le altre che illuminano in modo efficiente schermi e strutture in una vasta gammi di utilizzi: da quel momento, il resto è storia.
