"Nagroda Nobla 2014 w dziedzinie fizyki. Niech stanie się światło. Opowieść o przypadku i pracy."

W latach 90. zeszłego stulecia młody japoński fizyk Shuji Nakamura pracował dla Nichia Corporation (niewiele wtedy znaczącej na rynku elektroniki firmie, która zatrudniała aż trzy (!) osoby do prowadzenia badań, w tym i Nakamurę, nad wydawało się beznadziejnym problemem – jak sprawić by diody świeciły na niebiesko? Jego główną motywacją nie było dokonanie epokowego odkrycia, na miarę nagrody Nobla. Chciał skończyć doktorat, obronić się i podnieść swój status w Nichia Corporation.

Problem dręczył fizyków już od dwudziestu lat. Diody wykorzystują zjawisko kwantowe, w którym energię elektronu w półprzewodniku zamienia się w foton światła. Od dawna znano półprzewodniki, które świeciły na czerwono i zielono, ale nikomu nie udało się stworzyć takiego, który wydajnie świeciłby na niebiesko. Dlaczego to tak istotne? I dlaczego Komitet Noblowski uznał, że odkrycia dokonane przez trzech japońskich fizyków: Isamu Akasaki, Hiroshi Amano i Shuji Nakamura są godne Nagrody Nobla w wysokości 8 mln szwedzkich koron. Odpowiedzią niech będą zastosowania diod (zwanych też LED) świecących niebieskim światłem:

* Bardzo energooszczędne i wydajne źródła światła białego (takiego jakie stosujemy w domach i na ulicach). Dość powiedzieć, że żarówka LEDowa może działać przez 30 lat, a obecne potrzebują 20 razy mniej energii, niż tradycyjne żarówki. Jednak, żeby stworzyć taką żarówkę porzebujemy trzech barw podstawowych: czerwonej, zielonej i niebieskiej. Światło LEDowe (także dzięki bardzo kompaktowej budowie) zrewolucjonizuje technologię oświetlania miast, umożliwi bezpieczniejszą jazdę na dobrze i tanio oświetlonych drogach. Wreszcie pozwoli zużyć o wiele mniej energii, która staje się coraz droższym dobrem. To również tak wydajne źródła światła, że można je zasilić za pomocą ogniw słonecznych (nota bene dioda świecąca światłem to odwrócenie zjawiska, dzięki któremu działają fotoogniwa). Dzięki temu można je stosować w miejscach, gdzie nie ma rozbudowanych sieci energetycznych, np. w krajach trzeciego świata.

* Dzięki niebieskim diodom możliwe stało się zastąpienie płyt CD płytami DVD, a te obecnie technologią Blu-Ray. To kino w domu, o jakim jeszcze dziesięć lat temu nie marzyliśmy, ale to także bardzo wydajne przechowywanie danych.

* Technologia LED sprawiła, iż stało się możliwe stworzenie ekranów OLED, które stanowią o sukcesie dzisiejszych smartfonów. Duże ekrany, o soczystych kolorach, w dodatku na tyle wydajne, że nie musimy doładowywać baterii smartfonów co kilka godzin – stały się możliwe dzięki odkryciu trzech japońskich fizyków.

* Lekko modyfikując technologię uzyskiwania światła niebieskiego, możemy wytworzyć światło ultrafioletowe. Jest ono świetnym sterylizatorem, np. wody pitnej w miejscach, gdzie nie dotrze wielka infrastruktura krajów uprzemysłowionych.

Tegoroczna Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki świetnie wpisuje się w testament Alfreda Nobla – przyznawania jej za odkrycia o „największym pożytku dla ludzkości”. Wszak korzyść z odkrycia japońskich naukowców odniosą bogaci  i biedni, kraje uprzemysłowione, ale także te, które zaliczamy do trzeciego świata.

Japońscy nobliści, którzy w latach 90. brali udział w wyścigu o stworzenie diody świecącej na niebiesko, zdecydowali się użyć azotek galu. Dzięki temu udało im się pokonać wielkie koncerny (Akasaki i Amano pracowali wtedy na Uniwersytecie w Nagoi), które uparcie chciały zastosować seledyn cynku.

Nakamura w latach 90. opublikował wyniki swoich badań wbrew szefom, a za swoje odkrycie dostał całe 190$. Musiał się procesować się z Nichia Corp. o zyski z patentu na diodę zbudowaną z arsenku galu. Gdy obudzono go, by przekazać wiadomość o przyznaniu mu Nagrody Nobla powiedział” „To niewiarygodne”. Benedektyńska praca w małym laboratorium przyniosła mu największy zaszczyt jaki może spotkać naukowca. Młody naukowiec, który chciał podnieść swój status w małej, nikomu nie znanej firmie elektronicznej, wstąpił do panteonu najlepszych fizyków.

Marcin Jakubowski

7 października 2014 r.