2014 yılı Nobel Fizik Ödülü, ev-ofis aydınlatmaları ve elektronik eşyaların çalışması için esas olan enerji verimli mavi renkte ışıma yayan diyotların (LED) mucitlerine verildi. Japonya’daki Meijo ve Nagoya Üniversitesi’nden Isamu Akasaki, yine Nagoya Üniversitesi’nden Hiroshi Amano ve Santa Barbara’daki Kaliforniya Üniversitesi’nden Shuji Nakamura ödülü paylaştı.
Nobel Komitesi, ‘aydınlatma teknolojisinde temel bir dönüşüme kapı aralayacağını’ belirttiği mavi LED teknolojisini geliştiren üç Japon bilim insanını Nobel Fizik Ödülü’ne layık gördü. İsamu Akasaki, Hiroshi Amano ile Shuji Nakamura, ilk kez 1980’li yıllarda binlerce deneme yaparak yarı iletkenlerden mavi ışık elde etmeyi başardı. Üç bilim insanı, 90’lı yıllarda mavi LED teknolojisini daha da ileriye götürdü. Kırmızı ve yeşil LED üretilmesinin ardından geliştirilen mavi LED sayesinde, yarı iletkenlerle beyaz ışığın oluşturulmasının önünü açıldı.
Geleneksel aydınlatma lambalarında beslenen elektrik enerjisinin büyük bir kısmı ısıya dönüşmekte ve ışıma verimini düşürmektedir. 1920’lerin başında yarıiletkenlerin icadı yüksek ışıma verimine sahip diyotların geliştirilmesine imkan vermiştir. Diyotların sanayi ölçeğinde üretimi 1960’larda gerçekleşmiştir. Bu nedenle aslında kırmızı ve yeşil renklerde ışıma yapan diyotlar epey zamandır bilinmekte idi. Beyaz ışık oluşturulabilmek için ışık tayfında eksik kalan mavi renge ihtiyaç duyuluyordu. 1990’lı yılların başında ödül sahipleri, diyotların ana bileşeni olan çevre-dostu InGaN/AlGaN tabanlı yarıiletken kristalleri film formunda başarı ile elde etti. Geleneksel akkor ampüllerinde ışık kaynaklarında Watt başına 16 lümen, flöresan kaynaklarda 70 lümen iken, çift heteroyapılı diyot 300 lümen ışıma sağlamaktadır.
Akasaki, Amano ve Nakamura’nın geliştirdiği mavi LED teknolojisinin insanlığa en büyük katkısı, beyaz LED aydınlatmaları mümkün kılması. LED, yani ‘ışık yayan diyot’ teknolojisi, enerjinin büyük kısmını ısıya çevirmeden doğrudan ışık elde etmesiyle önemli bir enerji tasarrufu imkanı sağlıyor.
Enerjinin sadece yüzde 2’sini ışık olarak yayan geleneksel ampuller watt başına 16 lumen, floresan lambalar ise 70 lm/W ışık yayarken, mevcut LED aydınlatmalar 300 lm/W gibi etkileyici bir performansa sahip. Dünya genelinde üretilen elektriğin dörtte birinin aydınlatma için harcandığına dikkat çeken Nobel Komitesi, LED teknolojisi sayesinde ciddi ölçüde tasarruf sağlanacağına inanıyor. Bugün ABD’nin ürettiği enerjinin yüzde 17’si aydınlatma için harcanıyor.
Geleneksel akkor ampüllerin yaklaşık ömrü 1000 saat, flöresan lambaların 10 bin saat iken söz konusu icadın sağladığı LED tabanlı aydınlatma ile ışıma ömrünün 100 bin saate çıkması beklenmektedir. Dünya enerji sarfiyatının yaklaşık dörtte biri aydınlatmaya gittiği düşünülürse, buluşun büyük ekonomik fayda sağlayacağı düşünülmektedir. Buluşun aydınlatma amacıyla kullanılmasının yanı sıra tüm optoelektronik aygıtlarda örneğin kameralar ve akıllı telefonlarda kullanılması öngörülmektedir.
LED teknolojisi, su kaynakları giderek azalan ve geri dönüşüme giderek daha fazla ihtiyaç duyacak olan dünyanın geleceğini güvenliğe alabilir. Nobel Komitesi, morötesi LED’lerin bakterilerin, virüslerim ve mikroorganizmaların DNA’sını yok edebildiğini, böylece kirli suların temizlenmesinde geleneksel yöntemlere göre çok daha büyük rol oynayacağını belirtti.
Bilim insanları, bilgisayarlar aracılığıyla LED’lerin ışığını kontrol edebilmeleri sayesinde, bitki büyümesini tetikleyen belli spektrumları da ortaya çıkarabiliyor. Bu sayede seralarda daha etkin üretim yapılırken, bitki büyümesi kontrollü yapılabilmesini sağlıyor.
