סיקור מקיף

פרס נובל בפיסיקה ליפנים מפתחי ה-LED הכחול ומהפכת התאורה

איסאמו אקאסאקי, הירושי אמאנו ושוג'י נאקאמורה פתרו את חידת ה-LED הכחול בשנות התשעים לאחר ששלושים שנה ניסו מדענים ואנשי פיתוח בחברות תעשיה לפתח אותו. ביחד עם ה-LED האדום והירוק שהיו מוכרים מאז שנות השישים איפשרה התגלית יצירת אור לבן חזק, המתורגם בין היתר לנורות החסכוניות.

LED כחול. ההמצאה שזיכתה את מפתחיה בפרס נובל לפיסיקה לשנת 2014. מתוך ויקיפדיה
LED כחול. ההמצאה שזיכתה את מפתחיה בפרס נובל לפיסיקה לשנת 2014. מתוך ויקיפדיה

האקדמיה השבדית למדעים החליטה להעניק את פרס נובל לפיסיקה לשלושה חוקרים איסאמו אקאסאקי, הירושי אמאנו ושוג'י נאקאמורה.

אקאסאקי עבד עם אמאנו באוניברסיטת נגויה בעוד נאקאמורה הועסק בחברת ניצ'יה כמיקלס, חברה קטנה בטוקושימה וכיום באוניברסיטת קליפורניה בסנטה ברברה.

השלושה הצליחו בראשית שנות התשעים לייצר קרני אור כחולות בהירות בעזרת מוליכים למחצה. הם הצליחו לבצע מהפכה בסיסית בטכנולוגית התאורה.

פרס נובל לפיסיקה הוענק להם בזכות פיתוח מקור אור ידידותי לסביבה וחסכוני – הדיודות פולטות אור בצבע כחול blue LED. ברוח צוואתו של אלפרד נובל לתת את הפרסים לאלו שתרמו תרומה גדולה לאנושות. השימוש ב-LED הכחולים מאפשרים ליצור אור לבן בדרך חדשה. עם ההתקדמות לנורות LED, אנו זוכים כיום לאורך חיים גדול בהרבה ויעילות אנרגטית גבוהה המהווה תחליף למקורות האור הוותיקים.

אורות LED בצבעים ירוק ואדום היו מוכרים מאז שנות השישים, אך ללא האור הכחול, לא ניתן היה ליצור נורות המאירות באור לבן (שילוב של שלושת הצבעים).

למרות המאמצים האדירים, הן בקהילה המדעית והם בתעשיה, ה-LED הכחול נותר אתגר במשך שלושה עשורים. הם הצליחו במקום בו אחרים נכשלו. הם פיתחו צומת P-N כחולה מהחומר גליום ניטריד (GaN).

המצאתם היתה מהפכנית, נורות להט האירו את המאה ה-20, המאה ה-21 תהיה המאה של נורות ה-LED.

נורות LED לבנות פולטות אור לבן, הם בעלי אורך חיים ממושך ויעילים באנרגיה. עדיין מממשיכים לפתח את הטכנולוגיה כדי לייצר נורות בהירות ויעילות עוד יותר ביחידות LUMEN פר וואט. השיא עד כה הוא מעט מעל 300 לומה לוואט, בהשוואה ל-16 בנורות להט ו-70 בנורות פלורסצנט.

כרבע מצריכת החשמל מופנית לתאורה. ה-LED תורם לחסכון במשאבי כדור הארץ.
נורות ה-LED גם מחליפות את תאורת הפלורסצנט שהפכה במשך כמה שנים לצורת התאורה החסכונית ביותר, אך נעשה בה שימוש בכספית, שכעת אפשר להיפטר ממנה.

פרטים טכנולוגיים – בהמשך היום באתר הידען.

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

30 תגובות

  1. לגבי החלפת נורת הליבון עדיין לא קיים נורת לד עם אותו ספקטרום כמו נורת הליבון

  2. ניסים,
    בכל זאת נראה לי שאתה מבין למה שאני מתכוון ואם לצטט מישהו מהפורום הנה כל התורה על רגל אחת:
    ״הבנתי. מעניין אותי למה מיקרוסקופ זה כימיה, ואלה שהתעסקו בחומרים כימיים קיבלו פרס בפיסיקה ״
    ואני הצעתי פרס איכות הסביבה.

    אגב, על ה- background radiation חולק הפרס פעמיים, אם אינני טועה (ברור שלא לאותם האנשים).

  3. שמוליק
    חג שמח 🙂

    הנה ציטוט מתרגום של צוואתו של אלפרד נובל:
    The whole of my remaining realizable estate shall be dealt with in the following way: the capital, invested in safe securities by my executors, shall constitute a fund, the interest on which shall be annually distributed in the form of prizes to those who, during the preceding year, shall have conferred the greatest benefit to mankind.

    mankind – האנושות. כולם, לא רק כאלה שמתעניינים בפיסיקה. קרי, (גם) לאדם הפשוט. ואכן, רוב פרסי הנובל ניתנו להמצאות שימושיות.
    יש גם חריגים, כמו אותו היגס שקיבל רק לפני שנה את הפרס 🙂 רצית שיקבל פעמים את הפרס על אותו גילוי?

  4. ניסים,
    בשום מקום לא כתוב פשוט, הפרס כבר קיבל חיים משל עצמו ברבות השנים (הוא כבר לא מוענק לתגליות מהשנים האחרונות כי רוצים לוודא אמינות וחשיבות) ואני באמת צריך להסביר מדוע אישוש ההיגס יותר מרשים מהלד?
    שכחתי לכתוב בתגובות הקודמות: חג שמח!

  5. ניסים, mouth,
    איו חולק על כך שההמצאה שימושית, מועילה לאנושות וכו׳, אבל כחול וזוהר ככל שיהיה, הלג מחוויר יחסית להיגס.

  6. MouthHole
    בדיוק 🙂 יש לי נורות כאלה בבית וזה עולם אחר. לא נשרף, לא מתחמם ונותן אור ממש כמו נורת להט. הרבה יותר טוב ממנורות ה PL שמזהמות, נדלקות לאט ונותנות אור על הפנים…

    ואל תשכחו את כל שלטי החוצות, ועוד שימושים דומים.

  7. ניסים

    קודם כל גביע העולם בכדורגל הוא עסק בשביל בידור והסיבה שמקיימים אותו היא שהוא מכניס לאנשים מסוימים הרבה מאוד כסף.(ומעט מאוד מהכסף הזה הולך לקבוצות)

    רוב החוקרים בעולם יודעים טוב מאוד שהם לא יזכו בפרס נובל ועדיין לא נראה לי שזה פוגע במוטיבציה שלהם. הרבה מאוד חוקרים מתמקצעים בלחקור תחומים לא פופולרים שברמת סבירות גבוהה מאוד לא יניבו להם פרס נובל. מבחינה תקציבית אף חוקר לא תלוי בפרס נובל או מתכנן עליו(לא חסרים גרנטים גדולים בהרבה(בעצם כן חסרים, אבל במובן אחר)). מה שמותיר את היוקרה בלבד, מה שאכן מעניין חלק מהמדענים(כי יוקרה הוא אכן דבר שמעניין חלק מהאנשים(ובניגוד לתפיסות מסוימות גם מדענים הם אנשים)). אבל בשילוב כל הדברים האלו אחוז המדענים שעשויים להיות מושפעים מקיומו של פרס נובל קטן במיוחד כך שלרוב אני לא חושב שיש לפרס השפעה גדולה בלמשוך מדענים קדימה(אולי פעם אבל בהחלט לא היום)

    התרומה של פרס נובל הרבה יותר גדולה בכך שלמשך דקה וחצי בשנה נזכרים בתרבות הפופולרית להתיחס לקיומה של תרומה של מדענים לעולם. אבל נראה לי שזה אומר הרבה יותר על החולי של העולם שלנו מאשר על פרס נובל.

    הפופולריות שאני מדבר עליה אינה קשורה למי מוכר בציבור הרחב. זאת אינה הפופולריות שאני מדבר עליה. אני מדבר על פופולריות תוך תחומית, ואתה הוזה אם אתה חושב שהיא לא קיימת.

  8. walking
    תאר לך שבכדורגל לא נעשה גמר, או חצי-גמר. נגיד "הנה 4 הקבוצות הטובות בעולם". נכון, זה יפגע בפופולריות, אבל זה גם יפגע בקבוצות עצמם.

    אותו דבר לגבי פרס נובל. היחודיות של הפרס מושכת את החוקרים קדימה, וזו מטרתו של מי שהגה את הפרס.

    ולגבי הפופולריות של הזוכים – כולם מכירים את הוקינג ואת קראוס ואת טייסון, אבל מי מכיר את פנסיאז או את גרינברג? לי נראה שהפרס דווקא אינו מוקיר את אלה שהם מאד פופולריים.

  9. ניסים

    אני לא חושב שהשמצתי, וגם לא ניסיתי להשמיץ את פרס נובל. לא אמרתי בשום מקום שהזוכים אינם ראויים. מה שכן אמרתי(וכאן כנראה אתה זה שאינו מקשיב) הוא שבאותה מידה ניתן היה לתת את הפרס לעוד מספר אנשים ראויים לא פחות.
    מה שאני אומר הוא שיש אנשים(ומחקרים) ראויים שלא זכו ולא יזכו בפרס, וזו אינה סיבה לא להוקיר ולהעריך את עבודתם רק בגלל שהם לא זכו ביוקרה של לזכות בפרס נובל (שמה לעשות, הוא אכן תחרות פופולריות, אקסקלוסיבית, אבל עדיין תחרות פופולריות).

  10. walking death
    אתה לא מקשיב, לא לי ולא לאלבנצו.
    בכדורגל רק קבוצה אחת זוכה. יש הבדל עצום בין מקום ראשון לשני, ובכל זאת הזכיה יכולה להיות בגלל החלטה שגויה של שופט או בעיטת עונשין. מה שאתה אומר לא שייך למה שאני אומר.

    מסביר לך מישהו שמבין בפיזיקה שהבחירה היא מאד מקצועית. אני לא רואה כל סיבה לפקפק בזה.
    אם אתה חושב שיש בעיה – אנא תן שם של זוכה פרס נובל שלא הגיע לו (או לה).

    הבוחרים הם אנשים והם לעיתים אינם אובייקטיביים לחלוטין. ככה זה. אבל – אני לא רואה שום קשר לפופולריות. זה באמת פרס מאד מוכר, להבדיל מפרס פילדס או פרס טיורינג למשל. אם זה מפריע לך – אז תהלל את הפרסים האלה, אבל בחייך, אל תשמיץ את פרס נובל….

  11. ניסים

    זה בכלל לא נכון בגביע העולם בכדרורגל. בפירוש משתתפות בטורניר קבוצות שלא ראויות לזכות ואין להן שום סיכוי לזכות.

    elbentzo

    אולי אני טועה ומזהה יחוס חשיבות יתר שלא באמת קיימת. אבל מבינה טכנית לחלוטין הפרס הוא בהחלט תחרות פופולריות. אולי אתה לא אוהב את הניסוח המילולי, ואני מבין למה, אבל זה עדיין כך.

  12. אין טעם לבזבז עוד מילים. אתה ממשיך לזהות בין כל דבר שאינו אובייקטיבי לחלוטין ל"תחרות פופולריות" וזה מגוחך. כתבת "…לא צריך לייחס לו כל כך הרבה חשיבות" וגם זו טענה די מגוחכת, אם אתה מסתכל על רשימת המחקרים שזוכים בפרס.

    הפרס, על אף שלא ניתן לקבוע בכלים אובייקטיבים מהו המחקר הראוי ביותר לקבלו, הוא לא תחרות פופולריות, ויש לייחס לו חשיבות אדירה שכן הוא (בין השאר) מזהה עבור הציבור הרחב את ההתקדמויות הגדולות והמדהימות ביותר בהבנה שלנו את העולם והיכולת שלנו לבנות חברה וחיים טובים יותר בעזרת הבנה זו.

  13. walking death
    מה שאתה אומר נכון בהגדרה.
    זהו פרס מיוחד שניתן לתת-קבוצה של אלה שראויים לפרס. זה נכון גם לגבי גביע העולם בכדורגל…

  14. elbentzo

    אם נמשיך באנלוגיה הקודמת גם בתחרות יופי זוכה מי שזוהה על ידי ועדת מומחים ליופי כיפה מספיק.
    הפופולריות היא לא בהכרח על בסיס אישי אנושי אלא יכולה להיות גם פופולריות של התחום או תת-תחום. בעצמך אמרת ש:"ההחלטה על הזוכה נעשית על סמך המלצות של המומחים הגדולים בתחום". זה בפירוש, פר הגדרה, פופולריות. מדענים הם גם אנשים והם אינם חסינים בפני פופולריות.

    לא אמרתי שהוא חסר חשיבות. אבל הצד השני של המטבע הוא שהציבור הכללי שאינו מכיר וחי בעולם המדע, מתרשם, בין בשל היוקרה של הפרס ובין בשל כך שזהו בערך הפרס היחיד שקשור במדע שמגיע לתקשורת הפופולרית, שיש כאן איזה משהו יוצא דופן במיוחד, כאשר באותה מידה ניתן היה לתת את הפרס לעוד מספר אנשים ראויים לא פחות.

  15. ניסים,

    אתה צודק. לא מדבר בכלל על פרס נובל לשלום. דרך אגב, הוא ניתן על ידי ועדה אחרת ומי שזוכה בו לא רשאי לקרוא לעצמו nobel prize laureate אלא רק nobel peace prize laureate.

    walking death, אני עדיין לגמרי לא מסכים. "תחרות פופולריות" היא תחרות שמי שזוכה בה זוכה על סמך פופולריות. בפרס נובל (שוב, אני מדבר מידיעה רק על פיזיקה) זוכה מי שזוהה על ידי ועדת פיזיקאים מומחים כבעל התרומה המשמעותית ביותר לחקר הפיזיקה וקידומה לטובת האנושות. אין קשר לפופולריות. בפרס נובל יכולים לזכות (וכבר זכו בעבר) גם אנשים סופר לא-פופולרים, למשל נאצים, ויש אנשים סופר פופולרים (הן מבחינה אישית והן מקצועית) שלעולם לא זכו וכנראה שלא יזכו בפרס נובל. זה שהמדד אינו אובייקטיבי או כמותי לא הופך את הפרס ל"תחרות פופולריות", ובטח שלא למשהו חסר חשיבות. האנשים שמחזיקים בפרס נובל בפיזיקה הם אנשים ששינו את מדע הפיזיקה, ולעיתים קרובות את חיי כולנו, בצורה אדירה.

  16. elbentzo

    אני מסכים איתך לגבי הרושם המוטעה שעשוי להתפרש מדברי, אבל גם בכדי לזכות בתחרות יופי, יש לעבור תהליך סינון, וזה עדיין לא הופך את התחרות ללא תחרות פופולריות, לא משנה מה גובה דרגת הסינון ההתחלתי.

  17. walking death,

    ממש ממש לא. נכון שאין סטנדרטים אסולוטיים ואובייקטיבים להחליט מי זוכה, אבל הוא כלל לא תחרות פופולריות. המחקרים המועמדים עוברים את הבחינות הקפדניות ביותר וההחלטה על הזוכה נעשית על סמך המלצות של המומחים הגדולים בתחום. אני יכול להעיד רק מתחום הפיזיקה, אבל בתחום זה מעולם לא נתקלתי בעובדה זוכת פרס נובל שלא הייתה הישג יוצא מן הכלל ויחיד במינו. הביטוי "תחרות פופולריות" נותן את הרושם שניתן לזכות בפרס נובל גם על בסיס מחקר שאינו פורץ דרך אלא על סמך יחסי ציבור נכונים, וזה ממש לא המקרה (לפחות בפיזיקה, ויש לי הרגשה שזה ככה גם בתחומים האחרים).

  18. הרצל,

    יש לך מספר טעויות. ראשית, בשנה שעברה לא קיבל אדם מת פרס נובל. את הפרס חלקו ביניהם פיטר היגס ופרנסואה אנגלר, שניהם עדיין איתנו.

    שנית, פיזיקאים תיאורטיקנים ועוד איך מקבלים פרסי נובל, בכמות פחות או יותר שווה לנסיונאים.

    שלישית, למרות שזה נכון שלא נותנים פרס נובל לעבודה תיאורטית לפני שהיא נבדקה במעבדה ונמצא נכונה, כאשר זה קורה וכן מעניקים את הפרס – מעניקים אותו לתיאורטיקן ולא לנסיונאי שאימת את התיאוריה. שוב נחוזר לדוגמא של שנה שעברה – מי שקיבל את הנובל הם היגס ואנגלר בלבד, התיאורטיקנים שחשבו על ופיתחו את התיאוריה של בוזון היגס. אף נסיונאי ואף חבר CERN לא חלק איתם את הפרס.

  19. ניסים,
    אני לא אומר שאתה טועה אלא ששנה קודם לכם הפרס הוענק להיגס וההשוואה גורמת לפרס השנה להחוויר. הנובל הוא הסטמפה הראויה למפעל האינטלקטואלי האדיר שהוא המודל הסטנדרטי שההיגס היה החתיכה האחרונה שלו ואילו השנה נתנו את הפרס ללמד כחול. חשוב, תורם לאנושות אבל זה לא ההיגס.
    בקיצור, לא מתאים

  20. לצערנו יש עוותים גדולים בפרס נובל. למשל – הפרס נועד במקור למדענים צעירים מבריקים ע"מ שיוכלו לחקור בלי תלות בתקציבים. אז בשנה שעברה קבל את הפרס מדען מת אחד, הגיל הממוצע מעל 70 (יש סטטיסטיקה?) והיגס קיבל את הפרס אחרי 40 שנה מהמחקר. למיטב זכרוני נקמורה המציא (גם תאורטית וגם בנה מעשית) את הלד הכחול לפני כ-20 שנה.
    במקרים מעטים הפרס ניתן לפי כוונת נובל מהר (תוך 5-6 שנים) למדענים צעירים, כמו הפרס על המצאת המיקרוסקופ הסורק (הנדסה פרופר, אבל איפשר מחקר חדשני) ויצירת בוז קונדנסט של גזים (בעייה הנדסית סבוכה מאד, עם הרבה תת-בעיות פיזיקליות).
    בפיזיקה תאורטית לא נותנים פרסי נובל (למיטב ידיעתי, אולי יש מקרים חריגים). התאורטיקים מקבלים את הפרס רק אחרי שהנסיונאים ביצעו ניסוי שמוכיח את התאוריה. אז אם התאורטיקאי עדיין חי (היגס) מחלקים את הפרס גם לו, אחרת רק הניסיונאים מקבלים.

  21. שמוליק
    שים לב his fortune be used to create a series of prizes for those who confer the "greatest benefit on mankind"

    זו הבקשה של אלפרד נובל בצוואה שלו. תורת המיתרים ממש לא עניינה אותו…. הוא רצה שהפרס ישמש לעודד שימושים מעשיים.

  22. ניסים,
    הפרס אמור להינתן עבור "תרם את התגלית או ההמצאה החשובה ביותר בתחום הפיזיקה".
    האם לד כחול הוא ההמצאה או התגלית החשובה ביותר בתחום הפיזיקה? נו?
    אולי כפרס נובל למדעי הסביבה.

  23. שמוליק
    פרס נובל מיועד לאלה שתורמים הכי הרבה לאנושות, ולא מי שקידם את המדע או הידע האנושי.
    זו גם הסיבה שאין פרס נובל במתמטיקה.

  24. סליחה שאני, הקטן, מחוסר פרס הנובל או איזשהו פרס בפיזיקה מעיר אבל נדמה לי שלא בשביל פיתוחים כאלו פרס הנובל נועד.
    האם הייתה כאן התקדמות תיאורטית או שהם "רק" פתרו בעיה הנדסית סבוכה?
    אין שום עבודה שראויה יותר לפרס הנובל? מה יעשו בשנה הבאה במידה ולא יימצא חומר אפל?
    ישראל העולם מחכה לפוטונים הארוכים?

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן