Os LEDs (do inglês, light-emitting diodes) vermelhos e verdes têm sido utilizados há quase meio século, mas a luz azul era necessária para realmente revolucionar a tecnologia da iluminação. Somente a tríade vermelho, verde e azul pode produzir a luz branca, tão usada por nós. Apesar dos altos interesses e do grande esforço feito pela comunidade científica e pela indústria, a luz azul permaneceu um desafio por três décadas.
Um diodo emissor de luz (LED) consiste de um número de materiais semicondutores dispostos em camadas. No LED, a eletricidade é diretamente convertida em partículas de luz, os fótons, levando a maior eficiência quando comparado com outras fontes de luz, nas quais a maior parte da eletricidade é convertida em calor e só uma pequena quantidade é convertida em luz. Em lâmpadas incandescentes, assim como em lâmpadas halógenas, a corrente elétrica é usada para aquecer o filamento, fazendo-o brilhar. Em lâmpadas fluorescentes, uma descarga de gás é produzida, resultando em calor e luz.
Desse modo, os LEDs requerem menos energia para emitir luz, comparado com fontes mais antigas. Além disso, eles são constantemente aprimorados, ficando mais eficientes, com maiores fluxos luminosos (medidos em lúmen) por unidade de potência elétrica fornecida (medida em watt). O recorde mais recente é de pouco mais de 300 lúmen/watt, enquanto lâmpadas fluorescente apresentam cerca de 70 lúmen/watt e as lâmpadas incandescentes somente 16 lúmen/watt. Visto que um quarto do consumo mundial de eletricidade é utilizado para iluminação, os LEDs altamente eficientes contribuem para poupar os recursos da Terra. E tem mais: os LEDs duram mais que os outros tipos de lâmpadas. As incandescentes tendem a durar 1000 horas acesas; lâmpadas fluorescentes usualmente duram cerca de 10.000 horas. Já os LEDs podem durar 100.000 horas.
A tecnologia do LED tem origem em fenômenos quânticos. Dentre as diferentes camadas que compõem o LED, há a do tipo n, com excedente de elétrons, e a do tipo p, com quantidade insuficiente de elétrons, também conhecida como uma camada com excedente de "buracos" Entre as camadas p e n está uma camada ativa, para a qual os elétrons (negativos) e os buracos (positivos) se dirigem quando uma voltagem elétrica é aplicada ao semicondutor. Quando os elétrons e os buracos se encontram, eles se recombinam e a luz é criada. O comprimento de onda da luz depende totalmente do semicondutor utilizado.
O semicondutor nitreto de gálio (GaN) foi o material escolhido por Akasaki e Amano, bem como por Nakamura para obter o LED azul. Eles tiveram êxito em seus esforços, apesar de outros, antes deles, terem falhado com o mesmo material.
Em 1986, Akasaki e Amano foram os primeiros a terem êxito em criar um cristal de nitreto de gálio de alta qualidade, ao colocar uma camada de nitreto de alumínio sobre um substrato de safira e, então, crescer o nitreto de gálio por cima. Alguns anos mais tarde, no fim dos anos 1980, eles fizeram um importante avanço ao criar uma camada do tipo p. Por coincidência, Akasaki e Amano descobriram que seu material estava brilhando mais intensamente quando era estudado em um microscópio eletrônico de varredura. Isso sugeria que o feixe eletrônico do microscópio estava deixando a camada do tipo p mais eficiente. Em 1992, eles foram capazes de apresentar seu primeiro diodo emitindo uma brilhante luz azul.
Nakamura começou a desenvolver seu LED azul em 1988. Dois anos mais tarde, ele também teve êxito em criar nitreto de gálio de alta qualidade. Ele achou sua própria maneira de criar o cristal de GaN, primeiramente, crescendo uma fina camada de nitreto de gálio em baixa temperatura e, depois, crescendo camadas subsequentes em temperatura mais alta.
Durante os anos 1990, ambos os grupos de pesquisa tiveram êxito em melhorar ainda mais seus LEDs azuis, fazendo-os mais eficientes. Eles criaram diferentes ligas de nitreto de gálio, usando alumínio ou índio, e a estrutura dos LEDs se tornou cada vez mais complexa.
Akasaki, Amano e Nakamura também inventaram um laser azul, no qual o LED azul é um componente crucial. Diferente da luz dispersa do LED, um laser emite um feixe concentrado. Como a luz azul possui um comprimento de onda curto, com ela, uma mesma área pode armazenar quatro vezes mais informação do que com luz infravermelha. Esse aumento na capacidade de armazenamento, rapidamente levou ao desenvolvimento de discos Blu-ray, assim como a melhores impressoras a laser.
(Fonte: http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2014/popular-physicsprize2014.pdf)
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