El Nobel de Física 2014, para Akasaki, Amano y Nakamura

Los investigadores Akasaki, Amano y Nakamura han inventado los diodos emisores de luz azul eficiente, que ha permitido fuentes de luz blanca brillantes y que ahorran energía.

Los laureados -Akasaki y Amano por un lado, Nakamura por otro- construyeron sus propios equipos, aprendieron la tecnología y realizaron miles de experimentos en lo que la academia sueca califica de "arte de laboratorio al más alto nivel". En 1986 Akasaki y Amano, entonces su alumno de doctorado en la Universidad de Nagoya (Japón), fueron los primeros en crear cristales de nitruro de galio de gran calidad y luego semiconductores de tipo P, para presentar finalmente en 1992 los primeros ledes que emitían luz azul.
Trabajando de forma separada para una pequeña química japonesa, Nakamura empezó a desarrollar su led azul en 1988, creando dos años después cristales de nitruro de galio de alta calidad, aunque con un método distinto, al igual que hizo luego con los semiconductores. 
Ambos grupos de investigadores mejoraron la eficacia de sus ledes azules en los años siguientes, proceso que ha disparado la eficiencia y la duración de las lámparas de luz blanca.
El récord más reciente supera los 300 lumen (flujo luminoso) por vatio frente a los 16 de las bombillas incandescentes y los casi 70 de las lámparas fluorescentes. "Las bombillas de luz incandescente iluminaron el siglo XX. El siglo XXI será iluminado por las lámparas led", señaló la Real Academia de las Ciencias Sueca. La mayor eficiencia energética de estos dispositivos supone una reducción en el uso de recursos naturales y su bajo consumo abre la posibilidad a la mejora de las condiciones de vida de los más de 1.500 millones de personas que viven sin luz en el mundo. 



A:ánodoB:cátodo1:lente/encapsulado epóxico (cápsula plástica).2:contacto metálico (hilo conductor).3:cavidad reflectora (copa reflectora).4:terminación del semiconductor5:yunque6:poste7:marco conductor8:borde plano

El funcionamiento normal consiste en que, en los materiales conductores, un electrón, al pasar de la banda de conducción a la de valencia, pierde energía; esta energía perdida se manifiesta en forma de un fotón desprendido, con una amplitud, una dirección y una fase aleatoria. El que esa energía perdida, cuando pasa un electrón de la banda de conducción a la de valencia, se manifieste como un fotón desprendido o como otra forma de energía (calor por ejemplo) depende principalmente del tipo de material semiconductor. Cuando un diodo semiconductor se polariza directamente, los huecos de la zona positiva se mueven hacia la zona negativa y los electrones se mueven de la zona negativa hacia la zona positiva; ambos desplazamientos de cargas constituyen la corriente que circula por el diodo.


Si los electrones y huecos están en la misma región, pueden recombinarse, es decir, los electrones pueden pasar a "ocupar" los huecos "cayendo" desde un nivel energético superior a otro inferior más estable. Este proceso emite con frecuencia un fotón en semiconductores de banda prohibida directa (direct bandgap) con la energía correspondiente a su banda prohibida (véase semiconductor). Esto no quiere decir que en los demás semiconductores (semiconductores de banda prohibida indirecta (indirect bandgap) no se produzcan emisiones en forma de fotones; sin embargo, estas emisiones son mucho más probables en los semiconductores de banda prohibida directa (como el nitruro de galio) que en los semiconductores de banda prohibida indirecta (como el silicio).

La emisión espontánea, por tanto, no se produce de forma notable en todos los diodos y solo es visible en diodos como los ledes de luz visible, que tienen una disposición constructiva especial con el propósito de evitar que la radiación sea reabsorbida por el material circundante, y una energía de la banda prohibida coincidente con la correspondiente al espectro visible. En otros diodos, la energía se libera principalmente en forma de calor, radiación infrarroja o radiación ultravioleta. En el caso de que el diodo libere la energía en forma de radiación ultravioleta, se puede conseguir aprovechar esta radiación para producir radiación visible mediante sustancias fluorescentes o fosforescentes que absorban la radiación ultravioleta emitida por el diodo y posteriormente emitan luz visible.

El dispositivo semiconductor está comúnmente encapsulado en una cubierta de plástico de mayor resistencia que las de vidrio que usualmente se emplean en las lámparas incandescentes. Aunque el plástico puede estar coloreado, es solo por razones estéticas, ya que ello no influye en el color de la luz emitida. Usualmente un led es una fuente de luz compuesta con diferentes partes, razón por la cual el patrón de intensidad de la luz emitida puede ser bastante complejo.


El primer led que emitía en el espectro visible fue desarrollado por el ingeniero de General Electric Nick Holonyak en 1962.

(Fuentes: Wikipedia, Aragón Radio)