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三名日本科学家因发明蓝色LED获2014诺贝尔物理学奖

2014-10-08

2014年度诺贝尔物理学奖授予日本名古屋大学的赤崎勇,天野浩以及美国加州大学圣巴巴拉分校的中村修二,以表彰他们在发明一种新型高效节能光源方面的贡献,即蓝色发光二极管(LED)。根据阿尔弗雷德·诺贝尔的遗嘱:诺贝尔奖授予那些对全人类的福祉作出重大贡献的成就,通过蓝色LED技术的应用,人类可以使用一种全新的手段产生白色光源。相比旧式的灯具,LED灯具有更加持久且高效的优点。

2014年度诺贝尔物理学奖授予日本名古屋大学的赤崎勇,天野浩以及美国加州大学圣巴巴拉分校的中村修二,以表彰他们在发明一种新型高效节能光源方面的贡献,即蓝色发光二极管(LED)。根据阿尔弗雷德·诺贝尔的遗嘱:诺贝尔奖授予那些对全人类的福祉作出重大贡献的成就,通过蓝色LED技术的应用,人类可以使用一种全新的手段产生白色光源。相比旧式的灯具,LED灯具有更加持久且高效的优点。

红色与绿色发光二极管已经伴随我们超过半个世纪,但我们还需要蓝光的到来才能彻底革新整个照明技术领域,因为只有完整的采用红,绿,蓝三原色之后,我们才能产生照亮我们世界的白色光源。但尽管工业界和学界付出了巨大的努力,但产生蓝色光源的技术挑战仍然持续了超过30年之久。

当时,赤崎勇和天野浩在日本名古屋大学工作,而中村修二当时则在位于四国岛上的德岛市内一家名为“日亚化学”(Nichia Chemicals)的小公司工作。当他们通过半导体产生出蓝色光源时,照明技术革命的大门打开了。白炽灯照亮了整个20世纪,而21世纪将是LED灯的时代。

一个发光二极管由数层半导体材料构成。在LED灯中,电能被直接转换为光子,这大大提升了发光的效能,因为在其他灯具技术中,电能首先是被转化为热,只有很小一部分转化成了光。白炽灯和卤钨灯一样,电流被用于加热一根灯丝,从而实现发光。

在日光灯管中(此前这种灯泡曾经被称为低耗能灯泡,但随着LED灯技术的出现,这一名称失去了意义),气体进行放电,在此过程中同时发热并发光。
一个发光二极管由数层半导体材料构成。在LED灯中,电能被直接转换为光子,这大大提升了发光的效能,因为在其他灯具技术中,电能首先是被转化为热,只有很小一部分转化成了光。白炽灯和卤钨灯一样,电流被用于加热一根灯丝,从而实现发光。 在日光灯管中(此前这种灯泡曾经被称为低耗能灯泡,但随着LED灯技术的出现,这一名称失去了意义),气体进行放电,在此过程中同时发热并发光。

因此,新型的LED灯相比旧式的灯具,实现相同发光效率所消耗的能源就要低得多。另外,LED技术目前仍在不断被改进,其发光效率还在不断提升。最新的记录已经突破了300流明/瓦,而一般的灯泡这一指标是16,日光灯则是70。考虑到目前全球有大约1/4的电力用于照明目的,高效节能的LED灯技术对于全球的节能工作具有重大意义。

因此,新型的LED灯相比旧式的灯具,实现相同发光效率所消耗的能源就要低得多。另外,LED技术目前仍在不断被改进,其发光效率还在不断提升。最新的记录已经突破了300流明/瓦,而一般的灯泡这一指标是16,日光灯则是70。考虑到目前全球有大约1/4的电力用于照明目的,高效节能的LED灯技术对于全球的节能工作具有重大意义。

LED技术与手机,电脑,以及所有其他基于量子现象原理的现代技术一样,源于同样的工程技术手段。一根发光二极管内包括几个分层:n层带有多余负电荷,p层则电子数不足,你也可以将其理解为这里存在多余的带有正电的空洞,或“正电穴”。在它们之间是一层活动层,当向半导体施加一个电压,就会驱动带负电的电子层与正电穴层之间的相互作用。当电子与正电穴相遇,两者就会结合并产生光线。这一过程产生光线的波长完全取决于半导体的性质。蓝光波长很短,只有某些特定材料可以产生这一波长的光线。

诺奖得主简历:

赤崎勇(Isamu Akasaki)
赤崎勇(Isamu Akasaki),日本国籍,1929年出生在日本知览町(Chiran, Japan),1964年于日本名古屋大学获得博士学位。现为日本名城大学教授、日本名古屋大学特聘教授。

天野浩(Hiroshi Amano)
天野浩(Hiroshi Amano),日本国籍,1960年出生于日本滨松。1989年于日本名古屋大学获得博士学位,现为日本名古屋大学教授。

中村修二(Shuji Nakamura)
中村修二(Shuji Nakamura),美国国籍,1954年出生于日本伊方町(Ikata, Japan)。1994年与日本德岛大学获得博士学位。现为美国加州大学圣巴巴拉分校教授。

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