Nobel per la Fisica 2014: premiata la “luce del XXI secolo”

L’Accademia Reale della Scienza di Svezia ha assegnato il premio Nobel per la Fisica 2014 ai giapponesi Isamu Akasaki (85 anni, professore alla Nagoya University), Hiroshi Amano (54 anni, anche lui docente alla Nagoya University) e Shuji Nakamura (60 anni, cittadino americano e professore all’University of California, in Santa Barbara) “per l’invenzione di efficienti diodi emettitori di luce blu che hanno permesso di ottenere fonti di luce bianca a risparmio energetico“.

Oggi si stima che circa un quarto della produzione di energia elettrica mondiale è impiegata per l’illuminazione. Le ricerche verso una nuova generazione di lampadine a basso consumo, più efficienti e rispettose per l’ambiente, in grado di rimpiazzare le classiche lampadine a incandescenza o le lampade alogene (a fluorescenza), permettendo un notevole risparmio di energia, erano già arrivate a buon punto negli anni ’60, quando vi fu la scoperta dei LED (acronimo di light-emitting diode), diodi a emissione luminosa formati da una serie di strati di differenti materiali semiconduttori. I semiconduttori sono materiali che hanno una conducibilità intermedia tra i conduttori e gli isolanti.

Tuttavia, la tecnologia di quegli anni permise di produrre soltanto LED rossi e verdi. Mancavano i diodi ad emissione di luce blu per fare in modo che, dalla combinazione dei tre colori, si potesse ottenere luce bianca.

Trenta decadi dopo (erano gli anni ’90), furono Akasaki, Amano e Nakamura coloro che riuscirono finalmente ad ottenere LED blu utilizzando come materiale cristalli di nitruro di gallio di alta qualità e realizzando così quella che l’Accademia svedese oggi definisce “un’invenzione di grande beneficio per l’umanità”, oltre che “un nuovo modo di illuminare il mondo”.

La loro scoperta ha infatti permesso di ottenere fonti di luce bianca brillante a basso consumo e dunque a basso costo, più efficienti sia delle lampadine a incandescenza sia di quelle a fluorescenza: a parità di quantità di energia , le lampadine a LED di ultima generazione possono raggiungere un’efficienza addirittura superiore a 300 lumen/watt (rapporto tra il flusso luminoso emesso, misurato in lumen, e la potenza elettrica assorbita, espressa in watt), a fronte dei 16 lumen/watt delle lampadine a incandescenza e dei 70 lumen/watt delle alogene [dati comunicati dalla stessa Accademia Reale della Scienza di Svezia]. Ciò si deve al fatto che i LED emettono luce senza che vi sia dispersione dell’energia elettrica in calore. Tutto l’opposto delle altre fonti di luce.

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I LED battono le vecchie lampadine anche in termini di durata: hanno una vita media di 100.000 ore, mentre le lampade a fluorescenza durano 10.000 ore e quelle a incandescenza appena 1000.

Oggi la tecnologia LED fa parte della nostra vita quotidiana: la luce bianca a LED illumina le case, i display dei dispositivi elettronici, è componente dei flash degli smartphone e, per quanto riguarda i laboratori di ricerca, possiamo ritrovarla nelle tecniche analitiche, come per esempio i fotometri e gli spettrofotometri, strumenti che misurano l’assorbimento della luce da parte di una soluzione utilizzando i LED come sorgente di luce.

(Photo credit: Nobelprize.org; via BuzzFeed News)