Quando a Luz ilumina um Nobel

Quando o Azul ilumina um Nobel

Quando o próximo ano vai ser o Ano Internacional da Luz, como celebração do nosso conhecimento da luz e das suas muitas aplicações, surge este Nobel da Física iluminado pelo reconhecimento do trabalho experimental de três cientistas japoneses. O trabalho que levou à descoberta sobre os LED azuis é agora reconhecido com a atribuição do prémio Nobel da Física, deste ano, a três cientistas japoneses. São eles: Isamu Akasaki e Hiroshi Amano, da Universidade de Nagóia, no Japão, e Shuji Nakamura, da Universidade da Califórnia em Santa Barbara, nos EUA. Eles, os LED, estão por todo o lado — nos comandos dos televisores, nos semáforos, nos faróis dos carros, nas máquinas fotográficas e, nos projectores que iluminam as estrelas de cinema. No futuro, serão a fonte de luz das nossas casas e ruas. A invenção de um dispositivo electrónico emissor de luz azul tem cerca de 20 anos e veio permitir a criação de fontes de luz branca mais eficientes e muito mais ecológicas, a que chamamos lâmpadas LED. E é por isso que são agora premiados. O que significa LED? LED é o acrónico da expressão inglesa “light-emitting diode” ou em língua portuguesa – díodo emissor de luz. Os LED convertem energia eléctrica em luz de uma forma muito eficiente, utilizando materiais semicondutores. Na Real Academia Sueca das Ciências, em Estocolmo, podemos ler o seguinte, “Nos LED, a electricidade é directamente convertida em partículas de luz — fotões —, levando a ganhos na

eficiência em relação a outras fontes de energia em que a maioria da electricidade é convertida em calor e apenas uma pequena parte em luz”. Nas lâmpadas incandescentes e de halogéneo, nas primeiras a corrente eléctrica é usada para aquecer um filamento e nas segundas é produzida uma descarga eléctrica num gás, criando deste modo luz mas também calor. Se se combinarem fontes de luz vermelha, verde e azul, obtém-se uma luz branca. No caso dos LED, embora os vermelhos e os verdes estivessem a ser comercializados desde os anos de 1960, faltava inventar os LED azuis — cuja luz é mais energética — para se poder produzir luz branca. A questão dos materiais Os elementos básicos dos díodos e transístores são o silício e no germânio, entre outros componentes eletrónicos, a maior parte da energia é libertada na forma de calor, sendo insignificante a luz emitida. Mas outros materiais, como o arsenieto de gálio (GaAs) ou o fosfeto de gálio (GaP), a quantidade de luz emitida é suficientemente generosa para constituir fontes de luz muito eficientes.

O Nobel foi-lhes atribuído pela invenção dos eficientes díodos emissores de luz azul que combinados permitem fontes intensas de luz branca e que poupam muita energia. Quando o impossível se torna possível. Para terem sucesso, os três premiados, que iniciaram as suas experiências na década de 1980, tiveram de ser persistentes. “O trabalho dos físicos japoneses exigiu uma extraordinária dedicação. Foi preciso ultrapassar falhanços sucessivos na escolha e manipulação dos materiais semicondutores mais adequados.”, diz Carlos Fiolhais (Físico, Professor e Divulgador de Ciência da Universidade de Coimbra em Portugal). “O laboratório deles foi quase como uma cozinha, onde experimentaram, experimentaram e experimentaram, na tradição de Thomas Edison que experimentou muitas lâmpadas de filamento antes de conseguir uma que funcionasse. Tanto no caso dos novos Nobel como no de Edison o impossível acabou por ser possível.”

Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Shuji Nakamura Continuando a ler o Blogue “De Rerum Natura” e texto de Carlos Fiolhais, “as lâmpadas LED duram mais, muito mais do que as outras: duram cem vezes mais do que as lâmpadas de incandescência (as lâmpadas fluorescentes duram apenas dez vezes mais). A economia e o ambiente voltam a agradecer.” Mas voltemos às estrelas da Física de 2014 para saber onde tudo começou. Isamu Akasaki nasceu em 1929 e Hiroshi Amano em 1960 e trabalhavam na Universidade de Nagóia. Já Shuji Nakamura, que nasce em 1954, trabalhava numa empresa japonesa. Eles sabiam que o material que poderia vir a servir de semicondutor para obter uma emissão de luz azul seria o nitreto de gálio. Para tal, tinham de obter cristais de alta qualidade de nitreto de gálio. E em 1992 conseguiram criar os primeiros LED azuis. Especificamente, o mérito destes cientistas foi insistir num determinado material para fazer a luz azul brilhar no LED. Eles acreditaram no nitreto de gálio e criaram cristais com a qualidade suficiente para o uso em lâmpadas. A aposta foi ganha! Ano Internacional da Luz A Assembleia Geral das Nações Unidas acaba de proclamar 2015 como o Ano Internacional da Luz, para celebrar a luz como matéria da ciência e do desenvolvimento tecnológico. O objectivo é promover o conhecimento sobre o papel essencial que a luz desempenha em nossas vidas. “O Ano Internacional da Luz é uma oportunidade tremenda para garantir que os líderes políticos tomem consciência dos problemas que a tecnologia da luz pode resolver”, sublinhou o presidente da comissão para a celebração do Ano Internacional da Luz, John Dudley. A fotónica fornece soluções de baixo custo em muitas áreas: energia, desenvolvimento sustentável, alterações climáticas, saúde, comunicações e agricultura.

Fontes usadas:   

http://www.publico.pt/ciencia/ http://dererummundi.blogspot.com/ http://cienciaeastronomia.com/2015-o-ano-internacional-da-luz/

---------------------António Batel Anjo Professor e Divulgador