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Effiziente, nützliche Blaulicht-LED zeichnet Nobelpreis für Physik
Veröffentlichung der Zeit:2014/10/13 11:55:02
Drei Forscher half revolutionieren Beleuchtung mit erheblich bessere Energieeffizienz und Helligkeit. Die Leuchtdioden sind auch bei der Datenspeicherung,-TVs und Smartphones verwendet.
NEWSTAR LED CO., LIMITED
Von Higgs-Bosonen, Quantenmechanik, und die beschleunigte Expansion des Universums verwirrt? Die diesjährige Physik-Nobelpreis ist für etwas, das beruhigend verständlich und nützlich ist: die blauen LEDs in der alles von zu Hause Beleuchtung und Scheinwerfer auf TV-Bildschirme und Verkehrssignalen .
Drei Forscher erhielten 2014 den Nobelpreis für Physik am Dienstag für die Erfindung dieser blauen Leuchtdiode (LED), einer Technologie, die jetzt in High-Speed-Networking, Datenspeicherung, Smartphones, Wasserreinigung und effiziente Beleuchtung zu Hause verwendet.
Die Gewinner sind Isamu Akasaki, ein japanischer Staatsbürger und Professor an der Universität Meijo, Nagoya University; Hiroshi Amano, ein japanischer Staatsbürger und Professor an der Nagoya University; und Shuji Nakamura, ein amerikanischer Staatsbürger und Professor an der Universität von Kalifornien in Santa Barbara.
Der entscheidende Vorteil ihrer Erfindung vor 20 Jahren ist die Produktion von Licht mit weit weniger Verschwendung von elektrischer Energie als bei vorangehenden Technologien wie Glüh-und Leuchtstofflampen, die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften sagte in der Preisvergabe.
"Ein Viertel des Energieverbrauchs geht, um die Beleuchtung", sagte Per Delsing, ein Physik-Professor an der Chalmers University of Technology in Schweden, im Rahmen einer Pressekonferenz zur Ankündigung der Auszeichnung. Als Ergebnis jeder Steigerung der Effizienz und damit Einsparung von Energie "ist wirklich zu einen großen Einfluss auf die moderne Zivilisation zu haben", sagte er.
Nobelpreise in der Physik oft gehen Sie zu grundlegenden Entdeckungen wie dem Higgs-Boson. Aber wenn der Ausschuss einen Schiedsspruch für eine Erfindung, "wir wirklich betonen den Nutzen der Erfindung", sagte Anne L'Huillier, eine atomare Physik-Professor an der Universität Lund in Schweden, auch in der Pressekonferenz sprechen. Und die blaue LED ist nichts, wenn nicht sinnvoll.
Riesenmagneto, Bose-Einstein-Kondensate, Supraleiter und Supraflüssigkeiten und die beschleunigte Expansion des Universums, zum Beispiel - die jüngsten Nobelpreise für Konzepte, die sehr weit von Tag-zu-Tag menschlichen Erfahrungen sind ausgezeichnet. Die blaue LED - etwas, das man auf der lokalen Heimat-Baumarkt kaufen - scheint geradezu banal im Vergleich.
Aber es ist alles andere als gewöhnlich, sagte Frederick H. Dylla, Chief Executive Officer des American Institute of Physics, der die Arbeit eine "Tour de Force" genannt, weil es erforderlich ist eine Kombination von Materialwissenschaften, Physik und Chemie. In der Tat war die Erfindung der blauen LED auf einer kurzen Liste von Kandidaten seines Instituts für den Preis, sagte er.
"Es ist eine sehr teure Technologie erfordern Atomschicht -Epitaxie, wo Schichten nach unten Atomlage für Atomlage auf einem sehr hohen Vakuum gesetzt", sagte Dylla. Es ist weitaus komplizierter als Glühlampen, fügte er hinzu. "Vergleichen Sie das mit Zeichnung Wolframdraht und legt es in einem Klecks von Glas und Ausblasen der Luft mit etwas Argon, und Sie haben eine Glühbirne für ein paar Cent zu haben."
Drei Farben der LED
Rot, Grün und Blau: Das weiße Licht der Sonne kann künstlich durch Mischung von drei Farben des Lichts wiedergegeben werden. LEDs sind sehr effizient bei der Umwandlung von elektrischer Energie in sichtbares Licht, sondern blaue LEDs erwies sich als viel schwieriger zu konstruieren als rote und grüne. Es dauerte mehr als ein Vierteljahrhundert nach dem roten LEDs wurden in den frühen 1960er Jahren erfunden, bevor Halbleitermaterialien und Herstellungstechniken wuchs ausgereift genug, um blauen LEDs in der Mitte der 1990er-Jahre zu ermöglichen.
Weiße LEDs arbeiten entweder durch Verpackungs Trios von roten, grünen und blauen LEDs oder durch Verwendung von nur blaue LEDs, deren Licht auch regt Leuchtstoffe, die grün und rot emittieren.
Jetzt die weißen LEDs verbreiten sich schnell in der ganzen Welt, von Beleuchtungsanwendungen geführt.
Glühlampen - die traditionelle Thomas Edison-Ära Glühbirne - Arbeit durch Erhitzen ein Filament bis es glüht. Dieser Ansatz erzeugt Licht, aber die meisten der Energie wird als Wärme verschwendet.
Leuchtstoffröhren sind mehr als vier Mal effizienter, ein großer Schritt vorwärts. Aber LEDs sind fast zwanzig Mal so effizient wie Glühlampen, und sie sind nicht mit den riskanten quecksilberbedingte Gesundheitsrisiken von Leuchtstoffröhren gesattelt. Als zusätzlichen Bonus, LED-Lichter dauern länger.
Weiße LEDs sind heute weitgehend in Straßenlaternen, Ampeln, Taschenlampen, Fahrzeugscheinwerfern verwendet wird, und wie die Kosten sinken, Haus und Büro-Leuchten. Sie sind auch eine wichtige Kraft in der Elektronik, die Bereitstellung der Licht in Bildschirme für Laptops, Handys, Tablet-PCs und TVs.
Akasaki und Amano arbeiteten gemeinsam an der Technologie an der Nagoya University, während Nakamura war zu der Zeit bei Nichia Chemical Corporation tätig. Es dauerte mehr als einem Jahrzehnt der Arbeit an praktischen blauen LED-Designs in den 1990er Jahren zu produzieren.
Das Trio wird ein Preisgeld von rund 1,1 Millionen Dollar teilen. Das ist viel mehr als die $ 200, Nichia bezahlt Nakamura für seine Erfindung - aber weniger als die $ 8.000.000 im Jahr 2005 gewann er in einem Rechtsstreit argumentiert, dass er es verdient einen größeren Anteil an den Tantiemen seiner Erfindung gebracht.
Grundlagenforschung trägt Früchte
Dylla ist glücklich zu sehen, ein Nobelpreis, um etwas für die Öffentlichkeit verständlich ausgezeichnet. Aber das bedeutet nicht, wissenschaftlichen Untersuchung sollte nur zu Produkten, die eine offensichtliche gewerblichen oder praktischen Nutzen haben gerichtet werden, sagte er.
"Ich bin von einigen, die, wenn die Regierung fördert Forschung, sollte es nur in Richtung ... Dinge, die eine praktische Anwendung haben gerichtet werden sagen, beunruhigt", sagte Dylla. "Das Problem mit diesem begrenzten Ansicht ist, dass das meiste, was endete als praktische Anwendungen der Wissenschaft sind von eher uneingeschränkten Grundlagenforschung über die Natur der Materie oder Energie, wie mit Materie wechselwirkt zu kommen."
Zum Beispiel Einsteins berühmte kniffligen Theorie der allgemeinen Relativitätstheorie mag Fernbedienung. Aber ignorieren würde Navigation mit den heutigen GPS-Satelliten "sehr ungenau." Machen
"Man kann viele Fortschritte in Wissenschaft und Technik, die offensichtlich und unmittelbar praktischen Anwendungen an eine Stiftung der Grundlagenforschung haben zu verfolgen", sagte er.
NEWSTAR LED CO., LIMITED
