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Licht für das 21. Jahrhundert: Entwickler der blauen LED erhalten Physiknobelpreis

Ihre Entwicklung sei revolutionär, weil sie die energiesparende Beleuchtung für das neue Jahrhundert ermöglicht hat: Die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften hat den Entwicklern der blauen Leuchtdiode den Physiknobelpreis 2014 zuerkannt.

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Blaue LED: helle und energiesparende Leuchtmittel für weißes Licht
Blaue LED: helle und energiesparende Leuchtmittel für weißes Licht (Bild: Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften)

Die japanischen Wissenschaftler Isamu Akasaki, Hiroshi Amano und Shuji Nakamura erhalten den Physiknobelpreis im Jahr 2014. Sie bekommen die Auszeichnung "für die Entwicklung effizienter, blaues Licht emittierender Dioden, die helle und energiesparende Leuchtmittel für weißes Licht ermöglichen", teilte die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften mit.

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Die drei arbeiteten nicht zusammen: Akasaki und Amano forschten an der Nagoya Universität. Nakamura war bei Nichia Chemicals, einem kleinen Privatunternehmen, angestellt. Bevor die drei Wissenschaftler ihre blauen Leuchtdioden (LED) entwickelten, war es nicht möglich, weißes Licht mit LEDs zu erzeugen. Es gab zwar rote und grüne Dioden. Es fehlten aber die blauen.

LED statt Glühbirne

Sowohl Forschungseinrichtungen als auch Unternehmen hatten jahrelang vergeblich an blauen LEDs gearbeitet. Das gelang erst Akasaki, Amano und Nakamura Anfang der 1990er-Jahre. "Sie hatten Erfolg, wo alle anderen scheiterten", schreibt das Nobelpreiskomitee. Ihre Entdeckung sei "revolutionär. Glühbirnen erleuchteten das 20. Jahrhundert. Das 21. Jahrhundert wird von LED-Lampen erleuchtet."

Eine LED besteht aus mehreren Schichten: einer n-Schicht mit einer Überzahl an Elektronen, einer p-Schicht mit sogenannten Defektelektronen oder Löchern, positiven Ladungsträgern in Halbleitern, sowie einer aktiven Schicht. Wird Spannung angelegt, wandern Elektronen und Löcher in die aktive Schicht, wo sie sich neutralisieren. Bei diesem Vorgang, Rekombination genannt, wird Energie in Form von Licht abgegeben.

Galliumnitridkristalle züchten

Die LEDs bestehen aus Halbleitern. Die Wellenlänge - also die Farbe - des abgegebenen Lichts hängt vom Material ab. Beide Forscherteams setzten auf Galliumnitrid. Als sie in den 1980er-Jahren anfingen, war es nicht möglich, Galliumnitridkristalle in der nötigen Qualität zu züchten, um daraus die p-Schicht für eine LED zu bauen. Beide Teams stellten 1992 eine p-Schicht aus Galliumnitrid vor, die sie auf unterschiedliche Art und Weise konstruierten.

Die blaue LED ermöglicht aber nicht nur LED-Lampen, die weiß leuchten: Mit Hilfe der blauen LED bauten sowohl Akasaki und Amano, als auch Nakamura jeweils einen blauen Laser, der die Entwicklung der Blu-ray-Disc ermöglicht hat.

Isamu Akasaki wurde 1929 in Chiran, auf der Insel Kyushu im Süden Japans geboren. Er promovierte 1964 an der Nagoya Universität, wo er anschließend auch lehrte. Hiroshi Amano wurde 1960 in Hamamatsu auf der Hauptinsel Honshu geboren. Er promovierte 1989 an der Nagoya Universität und ist heute dort Professor. Shuji Nakamura wurde 1954 in Ikata auf der Insel Shikoku geboren. Er promovierte 1994 an der Universität von Tokushima. Heute ist Nakamura Professor an der Universität von Kalifornien in Santa Barbara.

Der Nobelpreis ist mit einem Preisgeld von 8 Millionen schwedischen Kronen, umgerechnet 875.000 Euro dotiert. Es wird unter den drei Preisträgern aufgeteilt. Die Nobelpreise wreden am 10. Dezember überreicht, dem Todestag des Stifters Alfred Nobel.

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schily 09. Okt 2014

Genau in der Idee der Kombination verschiedener Materialien steckt aber die gewaltige...

Hotohori 08. Okt 2014

Darum verkaufen sich Nachtlichter für die Steckdosen inzwischen wohl nicht mehr so gut...

Hotohori 08. Okt 2014

Die blauen LEDs sitzen doch auch in den meisten Monitoren, über die ihr den Artikel oder...

Hotohori 08. Okt 2014

Ich hab das vermehrt aber auch bei den blauen LEDs erlebt. Bei einem Gerät musste ich...

plutoniumsulfat 08. Okt 2014

wie gesagt, damals, als die im Artikel beschrieben Erfindung getätigt wurde, gab es...


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