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高效实用的蓝光LED获得诺贝尔物理学奖

更新时间:2018-07-05

GE Link是市场上众多LED照明元件之一。它们比白炽灯和荧光灯更有效。被希格斯玻色子、量子力学和宇宙加速膨胀所迷惑的ry Crist / CNET?今年的物理诺贝尔奖是因为一些令人欣慰的理解和有用的东西:从家庭照明和前灯到电视屏幕和交通信号的所有东西都使用蓝色发光二极管。

3名研究人员周二因发明这种蓝色发光二极管( LED )而获得2014年诺贝尔物理学奖,这种技术目前已用于高速网络、数据存储、智能手机、水净化和高效家庭照明。

获胜者是日本公民、美约大学和名古屋大学教授伊萨穆·阿卡萨基;日本公民、名古屋大学教授天野弘;还有美国公民、加州大学圣巴巴拉分校教授姬叔中村。瑞典皇家科学院在颁奖时说,

20年前他们发明的主要优点是,与白炽灯和荧光灯等先前技术相比,产生的光能浪费要少得多。瑞典查尔莫斯理工大学物理学教授佩尔·德尔辛在宣布颁奖的新闻发布会上说:“

四分之一的能源消耗用于照明”。因此,任何效率的提高和随之而来的节能将对现代文明产生重大影响。

诺贝尔物理学奖通常授予希格斯玻色子等基本发现。但瑞典隆德大学的原子物理学教授安妮·L·惠利尔也在记者会上说,当委员会为一项发明颁奖时,“我们真的强调这项发明的用处”。蓝色的LED没有用,也没有用。

LED灯每瓦特电能产生的光流明比早期形式的光多。瑞典皇家科学院最近获得诺贝尔奖的概念与人类日常经验相距甚远,例如巨磁阻、玻色-爱因斯坦凝聚体、超导体和超流体,以及宇宙加速膨胀。相比之下,蓝色LED——你可以在当地的家庭装修商店买到的东西——看起来简直是平淡无奇。美国物理研究所首席执行官弗雷德里克·季拉拉说:“但是这不是普通的工作,因为它需要材料科学、物理和化学的结合。他说,事实上,蓝色LED的发明在他所在学院的获奖者名单上。Dylla说:

这是一项非常昂贵的技术,需要原子层外延,在非常高的真空下一层接一层地将原子层放下。他补充说,这比白炽灯复杂得多。把它比作画钨丝,放在一团玻璃里,用氩气吹出空气,你就有了几美分的灯泡。

太阳发出的白光的三种颜色可以通过混合三种颜色的光来人工复制:红色、绿色和蓝色。发光二极管在将电能转换成可见光方面非常有效,但蓝色发光二极管比红色和绿色发光二极管更难设计。红色发光二极管在二十世纪六十年代初被发明后,过了四分之一多世纪,半导体材料和制造技术才发展到足以在九十年代中期制造蓝色发光二极管。

白光LEDs可以通过封装红、绿、蓝三色LEDs工作,也可以通过仅使用蓝光LEDs工作,蓝光LEDs还可以激发发出绿、红的磷光体。

现在,这些白光led在照明应用的带动下,正在全球迅速传播。

白炽灯是托马斯·爱迪生时代的传统灯泡,它通过加热灯丝直到其发光来工作。这种方法产生光,但大部分能量被浪费为热。

荧光灯的效率提高了四倍多,向前迈出了一大步。但是发光二极管的效率几乎是白炽灯泡的二十倍,而且它们也没有荧光灯泡与汞有关的危险健康风险。作为额外的奖励,LED灯也能持续更长时间。

为什么蓝光LED需要近30年的时间发明的耳朵比红光LED长吗?它需要更复杂的材料科学和制造技术。瑞典皇家科学院白光LEDs现在广泛应用于路灯、交通灯、手电筒、汽车前灯以及随着成本的降低,家庭和办公室的灯。它们也是电子领域的一支重要力量,为笔记本电脑、手机、平板电脑和电视机的屏幕提供照明。Akasaki和Amano在名古屋大学合作研究技术,中村当时在Nichia化学公司工作。20世纪90年代,制作实用的蓝色LED设计花了十多年的时间。

三人将平分约一百一十万美元的奖金。这比Nichia为中村的发明支付的200美元多得多,但比他2005年在一场诉讼中赢得的800万美元少得多,这场诉讼认为他应该从他的发明带来的版税中获得更大的份额。

基础科学界的熊果季拉很高兴看到诺贝尔奖颁给一些公众可以理解的东西。但这并不意味着科学研究应该只针对具有明显商业或实际效益的产品,他说。

有些人说,如果政府资助研究,那应该是很麻烦的...Dylla说:针对有实际应用价值的事物。这种有限观点的问题在于,最终成为科学实际应用的大部分内容来自于对物质性质或能量与物质相互作用方式的相当不受约束的基础研究。

例如,爱因斯坦著名的广义相对论可能看起来很遥远。但是忽略它会使用今天的GPS卫星导航变得非常不准确。

你可以追溯到科学和工程的许多进步,这些进步在基础科学的基础上有明显和直接的实际应用,他说。

PT 7 : 43更新,美国物理研究所CEO弗雷德里克·戴尔拉发表评论。

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