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Ihre Erfindung ist inzwischen in fast jedem Haushalt zu finden: Für die Entwicklung der blauen Leuchtdioden (LED) erhalten die japanischen Wissenschaftler Isamu Akasaki und Hiroshi Amano sowie der US-Forscher Shuji Nakamura den diesjährigen Physik-Nobelpreis.
Das Nobelpreiskomitee würdigte am Dienstag ihre "revolutionäre" Forschung. Es begründete seine Entscheidung ganz wesentlich mit den positiven Auswirkungen der Entwicklung auf die Umwelt.
"Rote und grüne LEDs gibt es schon viele Jahre, aber die blauen fehlten wirklich noch", sagte Per Delsing, Vorsitzender des Nobel-Komitees für Physik. Diese waren aber die Bedingung für die Entwicklung der modernen, energiesparenden weissen LEDs.
Das blaue Licht liess allerdings jahrzehntelang auf sich warten. "Die grosse Herausforderung war es, das Halbleitermaterial so herzustellen, dass es blaues Licht emittiert", erklärte die LED-Forscherin Vanessa Wood vom Departement für Informationstechnologie und Elektrotechnik der ETH Zürich der Nachrichtenagentur sda.
Strom sparen dank LEDs
Weisse LEDs sind inzwischen weit verbreitet, ob in Ampeln, Auto-Rückleuchten oder in Displays elektronischer Geräte. Sie geben ein helles Licht, leuchten zehntausende Stunden lang und haben einen wesentlich geringeren Energieverbrauch als herkömmliche Glühlampen. Diese stehen in der Europäischen Union vor dem Aus.
"LEDs sind kompakt, effizient und bereiten bei der Entsorgung weniger Probleme", fasste Wood zusammen. Die Technik werde permanent verbessert und hat schon eine Lichtausbeute von 300 Lumen pro Watt erreicht, was etwa 16 gewöhnlichen Glühbirnen entspreche, lobte das Nobel-Komitee. "Das 21. Jahrhundert wird durch LED-Lampen beleuchtet werden."
Rund ein Viertel des weltweiten Energieverbrauchs wird für Beleuchtung verwendet. "Mit LEDs könnten wir eine Menge Strom sparen", sagte Wood. Die sparsamen LEDs liessen sich in Regionen ohne zuverlässige grosse Stromnetze mit Solarenergie betreiben, betonte das Nobel-Komitee. Davon könnten potenziell 1,5 Milliarden Menschen profitieren.
"Hätte ich nie allein geschafft"
"Unglaublich", war Nakamuras Reaktion am Dienstag laut der japanischen Nachrichtenagentur Jiji Press. Er fühle sich "sehr geehrt", zitierte ihn später die Universität im kalifornischen Santa Barbara, wo Nakamura arbeitet. "Es ist sehr befriedigend zu sehen, dass mein Traum vom LED-Licht Realität geworden ist."
Akasaki (85) und Amano (54) haben in den 1990er Jahren unabhängig von Nakamura versucht, blaue LEDs herzustellen. Nakamura war in einem kleinen Unternehmen namens Nichia Chemicals in Tokushima angestellt. Rote Leuchtdioden waren bereits Ende der 1950er Jahren entwickelt worden, doch an blauen bissen sich zahlreiche Forscher jahrzehntelang die Zähne aus.
"Es hiess damals, (die Technik) schafft man nicht innerhalb des 20. Jahrhunderts, sagte Akasaki. "Einige haben damit aufgehört. Aber ich habe nicht daran gedacht....ich habe nur das getan, was ich wollte", sagte der Physiker, der damals zusammen mit seinem Doktoranden Amano an der Universität von Nagoya arbeitete. "Zum Glück hatte ich immer Kollegen, die mich dabei unterstützt haben. Das hätte ich nie alleine geschafft."
LEDs bestehen aus mehreren Schichten von halbleitenden Materialien, durch die positiv geladene Stellen und negativ geladene Teilchen fliessen, sobald Strom angelegt wird. Treffen beide aufeinander, entsteht Licht. Die Schwierigkeit bestand darin, die relativ kurzwelligen blauen Strahlen zu erzeugen. Alle drei Physiker entschieden sich dafür, als Material Galliumnitrid-Kristalle zu verwenden.
Neben den LEDs entwickelten die Forscher noch einen blauen Laser. Mit Hilfe dieser Technik konnte eine wesentlich höhere Speicherkapazität als auf einer DVD erreicht werden, was die Blue-ray-Disc ermöglichte.
Der Physik-Nobelpreis ist mit insgesamt acht Millionen schwedischen Kronen (rund 1'060'000 Franken) dotiert, den sich die Forscher teilen müssen. Die Nobelpreise werden am 10. Dezember, dem Todestag des Preisgründers Alfred Nobel im Jahr 1896, in Stockholm verliehen.
SDA-ATS