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Nobel de Física para los padres de las luces eficientes LED

Por: Dr. Carlos G. Treviño Palacios*

 El Comité de los Premios Nobel ha decidido otorgar el Nobel de Física 2014 a Isamu Akasaki, Shuji Nakamura e Hiroshi Amano, por la invención de los diodos emisores de luz azul eficientes que han permitido las fuentes de luz brillantes y de ahorro energético

Akasaki, Amano (ambos de la Universidad de Nagoya, en Japón) y Nakamura (en la Universidad de California en Santa Bárbara, en Estados Unidos) lograron a principios de los años noventa la emisión, en medios semiconductores, de haces de luz azul. Los diodos emisores de luz roja y verde existían desde unas décadas antes, pero hacía falta el color azul para lograr así, entre los tres sumados, el blanco.

Imagen tomada de: http://www.nobelprize.org/

Podemos decir que, dada la aplicación práctica e impacto social incipiente del desarrollo, representa un hito el que se les haya otorgado el premio Nobel de Física. Este es el quinto premio Nobel que se otorga en temas relacionados con la óptica (disciplina que se cultiva en nuestro instituto) en este siglo, mientras que hasta el momento se han otorgado 49 premios Nobel en temas relacionados con la óptica (http://www.osa.org/en-us/about_osa/osa_nobel_laureates/). Indudablemente, el premio Nobel de Fisica 2014 en el área de óptica resulta un buen antecedente al año 2015 declarado por la ONU como  el año internacional de la luz.

Un diodo emisor de luz (LED por sus siglas en inglés) es un dispositivo formado por varias capas de materiales semiconductores donde la corriente eléctrica suministrada se convierte en fotones (partículas de luz) y la longitud de onda (color de la luz) depende del material utilizado. Ahí está la calve de su eficiencia mientras que en las fuentes luminosas tradicionales la mayor parte de la electricidad se convierte en calor y sólo un poco en luz.

Cuando la comunidad mundial estaba en la búsqueda de maneras más rápidas de intercambiar información en los albores de la burbuja .com, se teorizaba que una fuente de luz azul era la mejor manera de lograrlo. El problema principal era encontrar una material que emitiera luz más allá del verde. Fue una competencia férrea entre los semiconductores más desarrollados pertenecientes a los grupos IV-VII y los incipientes de los grupos III-V (InGaN/AlGaN blue light emitting diodes, Nakamura, Shuji Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO) 1995 paper: CMH3) y poco después se logró emisión eficiente en nitruros (III-V Nitride Light-Emitting Diodes Nakamura, Shuji Advanced Solid State Lasers (ASSL) 1995 paper: AP6). Tan sólo un año después se logró el diodo láser azul o Blue-Ray (III-V nitride-based blue laser diodes with quantum-well structures Nakamura, Shuji Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO) 1996 paper: CML1)_. En ese momento no se pensaba en generar luz blanca eficiente o participar en la revolución verde, la meta eran las telecomunicaciones. Los desarrollos en esa época llevaron a la revolución en comunicaciones y, como casi todo desarrollo brillante, tuvo sus consecuencias en otras áreas, como en esta caso lo es la iluminación en la revolución verde.

Las luces LED, dado su bajísimo consumo, pueden funcionar alimentadas por paneles solares baratos, lo que abre la posibilidad de una mejora de la calidad de vida para 1,500 millones de personas en el mundo que no tienen acceso a la red eléctrica. Este año, el galardón de Física se ajusta fielmente, al menos en parte, al legado de Alfred Nobel que establece que se dediquen los fondos a premios para aquellos que, durante el año precedente, hayan generado un gran beneficio para la humanidad. No está de más mencionar que lo del año precedente no se cumple casi nunca.

Los LED son cada vez más eficientes en el sentido de que requieren menos energía para emitir luz, en comparación con las bombillas tradicionales o los fluorescentes. Así, los más avanzados alcanzan más de 300 lumen (flujo luminoso) por watt, frente a los 16 de las bombillas incandescentes y 70 de los fluorescentes. Y, a diferencia de estos últimos, los LED no contienen mercurio, como lo señala la academia sueca al explicar la importancia socioeconómica y medioambiental del trabajo galardonado este año. En cuanto a su duración, los LED pueden durar hasta cien mil horas encendidos, las bombillas incandescentes mil y los fluorescentes, diez mil. Hay que recordar que las llamadas bombillas de bajo consumo (fluorescentes)  no lo son cuando se comparan con los LED.

"Siempre le recomiendo a los jóvenes científicos que no centren sus trabajos en lo que está de moda, que investiguen sobre lo que creen, aunque no consigan resultados inmediatos", explicó Akasaki durante una rueda de prensa en Nagoya minutos después de producirse el anuncio del premio que describió como el mayor de los honores, informó Europa Press.  

* El Dr. Carlos G. Treviño Palacios es investigador de la Coordinación de Óptica del INAOE, carlost@inaoep.mx