15.10.2014

Mit Blaulicht zum weißen Licht

Physik-Nobelpreis 2014 (v.l.) Shuji Nakamura, Isamu Akasaki, and Hiroshi Amano. Nakamura

Weiße Leuchtdioden ersetzen weltweit herkömmliche Lichtquellen. Möglich machten das erst blau leuchtende Dioden, deren Entwicklung jetzt mit dem Nobelpreis belohnt wurde.

Der Nobelpreis für Physik geht in diesem Jahr an die gebürtigen Japaner Isamu Akasaki, Hiroshi Amano und Shuji Nakamura für die Entwicklung von Leuchtdioden (LED), die blaues Licht emittieren.

Was so knapp und unspektakulär klingt, ist nichts weniger als weltverändernd. Denn zwar leuchteten erste rote LEDs („Licht Emittierende Dioden“) schon ab 1962 als Signallämpchen und in Sieben-Segment-Anzeigen. Zehn Jahre später folgten LEDs in den Farben Orange, Gelb und schließlich Grün. Aber blaue Leuchtdioden ließen noch lange auf sich warten. Und dies, obwohl sich eine ganze Reihe von Forschergruppen weltweit auf die Suche nach dem „blauen Gral“ machten und anfangs daran arbeiteten, um mit den kurzwelligen blauen Laserdioden Speicherscheiben hoher Datendichte zu bauen, wie sie etwa in Blu-Ray-Spielern zu finden sind. Damals ahnte niemand, dass die blaue LED einmal als fehlendes Teil im „weißen“ Puzzle, das erst durch Mischung der Farben Rot, Grün und Blau oder Gelb und Blau vollständig ist, die Licht-Branche grundlegend umwälzten sollte.

Außenseitermaterial Galliumnitrid

Lange Zeit setzte man bei der Entwicklung der fehlenden blauen LED auf Zinkselenid (ZnSe) als Halbleitermaterial. Doch Laserdioden aus dem „schwierigen“ Material war keine lange Lebensdauer beschieden. Die Nobelpreisträger vertrauten dagegen Ende der 1980er-Jahre dem lange als unbeherrschbar geltendem Galliumnitrid (GaN).

Isamu Akasaki und Hiroshi Amano forschten an der Nagoya-Universität in Japan. Der Elektroingenieur Shuji Nakamura arbeitete dagegen bei Nichia, einem japanischen Chemieunternehmen, das Leuchtstoffe auch für Leuchtstoffröhren herstellte und deshalb anfangs von den „blauen“ Ideen ihres Mitarbeiters nicht gerade begeistert war. Trotzdem ließ sich Nakamura nicht beirren und schuf quasi im Alleingang die technologischen Grundlagen für blaue Leucht- und Laserdioden. Während Nichia mittlerweile Milliarden damit verdient, wurde Nakamura, der heute in den USA als Professor an der University of California in Santa Barbara lehrt, mit ein paar Millionen abgespeist.

Jetzt zwanzig Jahre später ist die weiße LED allgegenwärtig: sie treibt Displaybeleuchtungen an, weist Autofahrern den Weg durch die Nacht und revolutioniert gerade weltweit den Beleuchtungsmarkt.

„Den Dreien haben wir nichts Geringeres als die Neuerfindung des weißen Lichts zu verdanken“, sagte Staffan Normark von der Königlich-Schwedischen Akademie der Wissenschaften in Stockholm. „Rote und grünes LEDs gibt es schon viele Jahre, aber die blauen fehlten noch. Wenn man diese drei Farben vereint, bekommt man weißes Licht. Das ist etwas, das schon Isaac Newton gezeigt hat“, ergänzte Per Delsing, Vorsitzender des Nobel-Komitees für Physik.

Die LASER World of PHOTONICS gratuliert zum Nobelpreis.

 
 
 
 
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