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Oggi vorrei parlarvi di una storia "ispiratrice che ha a che fare con la tecnologia e dimostra come la determinazione di un uomo può cambiare il mondo!
Era il 1878 quando Thomas Edison diede nome al filamento che ad incandescenza emetteva una luce visibile la lampadina.
Molti giovani probabilmente oggi non hanno mai visto una lampadina ( e si sono vecchio) ecco come è fatta:
Per lunghissimo tempo le lampadine sono state usate in tutto il mondo, comprese anche soluzioni e valvole con filamenti al tungsteno, e quasi dubito è stato chiaro il problema dell'efficienza che è SCARSO
Di fatto solo un 3% dell'energia viene convertita in luce, visto che di fatto il filamento è una "resistenza" che diventa incandescente la maggior parte dell'energia viene convertita in calore!
Fu cosi che per molto tempo si cercò metodi alternativi, talvolta più efficienti, ma anche più costosi e pericolosi.
Un esempio sono le luci cosiddette al "neon" che contengono gas per emettere una fluorescenza ( anche queste hanno avuto la loro evoluzione), qui sotto vediamo una lampada fluorescente compatta, a basso consumo energetico....
Ma anche in questo caso vi erano degli effetti indesiderati, alcuni componenti per costruire queste lampade erano davvero nocivi, inoltre si doveva fare molta attenzione allo smaltimento..
Alcune volte scoperte scientifiche più disparate vengono fatte in settori completamente diversi anche per caso, il diodo è una delle componenti più basiche dell'elettronica ed è di solito un componente passivo a 2 poli, viene usato per moltissime applicazioni elettriche e serve per far passare o bloccare corrente
Non mi soffermerò tra i vari tipi di diodi ma ci si rese conto che sfruttando le proprietà di certi semiconduttori il diodo poteva emettere LUCE grazie all'emissione di fotoni
E fu il rosso a vedere la luce per la prima volta nel 1968 ma avendo solo il rosso le applicazioni erano comunque limitate a poco
Per un decennio sono esistiti solo LED rossi, finché la scoperta di nuove tecniche e nuovi materiali semi conduttori portò alla scoperta del LED VERDE ( e anche giallo e arancione).
Ma il LED BLU che avrebbe portato alla creazione finalmente del BIANCO non arrivò!
Si tratta di un materiale che in certe condizioni lascia passare corrente elettrica mentre in altre si comporta come un isolante per capire come funziona dobbiamo andare nelle proprietà degli atomi e degli elettroni che "uniti insieme" formano la cosiddetta banda di valenza e banda di conduzione. vediamo più in dettaglio....
In un conduttore ha la banda di valenza non piena per questo quando si mette una carica elettrica gli elettroni sono liberi di "fluire" attratti dal polo positivo
un isolante ha la banda di valenza "piena" e la distanza tra le due bande non consente il salto degli elettroni in quanto la distanza è troppa.
Un conduttore ha una sovrapposizione tra le bande in modo che gli elettroni, possono fluire liberamente da una banda all'altra ( pensate ai metalli)
Un semi conduttore invece è una via di mezzo gli elettroni possono saltare da una banda all'altra se hanno sufficiente energia ed in determinate condizioni ma come pùò un semiconduttore emettere luce?
Ecco in uno schema come:
un elettrone che "salta" da una banda di valenza all'altra emette luce!
Nel caso del rosso e del verde è stato semplice perché la "banda proibita" che consente l'emissione sia della luce rossa e della luce blu è "stretta" ma per la luce blu è diverso, deve esser e il materiale giusto e con una banda proibita sufficientemente larga da creare il BLU....
Dopo investimenti ingenti di svariati miliardi di dollari da parte di aziende di tutto il mondo il LED blu sfuggiva non si trovava il modo i materiali e tutti avevano mollato......tranne uno.....
Inventore, era frustrato lavorando in una piccola azienda di semiconduttori giapponese la Nichia non riusciva a trovare prodotti nuovi in un mondo con parecchia concorrenza, fu allora che chiede al suo capo, Ogawa di investitore per fare il "colpo grosso" la ricerca del led blu!
Ogawa che era un sognatore accettò di riservare 3 milioni di dollari al progetto.
Tutti sapevano che il LED blu era un miraggio e che vi erano dei problemi di fondo
Il primo era quello di trovare un cristallo purissimo che in natura non esisteva ma poteva venir prodotto attraverso un processo di sublimazione a vapore in un forno chiamato MOCVD.
Nakamura cosi volo in Florida presso altri colleghi per studiare il processo
Ma il tempo lì fu frustrante, Nakamura veniva considerato da tutti come un tecnico di basso livello, non avendo nessun tipo di dottorato non gli veniva permesso di usare un MOCVD funzionante ma fu costretto a crearsene uno da solo, con parti di ricambio e mezzi di fortuna.
tornò allora in Giappone con 2 aspirazioni
La prima era la volontà di conseguire un dottorato
La seconda usare le preziose conoscenze acquisite per costruire un MOCVD nel suo laboratorio
Nonostante tutto non era andata poi cosi male, in Giappone era possibile ottenere un dottorato, non andando all'università ma cerando 5 articoli
Se non riusciva nella sua impresa almeno avrebbe potuto conseguire un dottorato che quanto meno gli avrebbe dato prestigio nella sua carriera.
Nel frattempo il sognatore Ogawa morì e l'azienda passò a suo nipote che non vedeva affatto di buon occhio le ricerche di Nakamura, lo considerava un inutile spreco di risorse, il nuovo CEO inizio a fare pressioni assurde affinché Nakamura mollasse la ricerca o la concludesse al più presto con un prodotto "valido"
Per ottenere il led BLU si dovevano superare 3 problemi giganteschi
1) Trovare un materiale adatto
2) Trovare il suo p-type
3) Creare un led abbastanza luminoso che si vedesse alla luce del giorno ( almeno 1000 microwatts)
Tra le opzioni possibili vi erano il Seleniuro di Zinco o il Nitrurio di Gallio tutti e due semiconduttori con le banda proibita nel range teorico della luce blu
I ricercatori di tutto il mondo consideravano il Gallio un vicolo cieco, per diversi motivi, mentre pubblicazioni e ricerche erano tutti concentrati sul Seleniuro di Zinco quasi nessuno nel Gallio.
Fu cosi che Nakamura, che vedeva le sue chance, di inventare il led blu molto difficili da realizzare di fare pubblicazioni sul gallio per prendere almeno il dottorato.....
Questo per un motivo semplice avrebbe avuto meno concorrenza e almeno più chance di arrivare all'obbiettivo personale del dottorato....
Con il suo nuovo MOCVD inizio una tabella di esperimenti molto serrata senza concedersi per un anno e mezzo un attimo di riposo
Ogni giorno cambiava qualcosa, per il pomeriggio aveva un campione di Gallio da analizzare, alle 7 di sera tornava a casa e cosi tutti i giorni finché un giorno di inverno aveva un campione con una mobilità degli elettroni 4 volte superiore a qualsiasi altro campione di gallio mai analizzato!
Questo gli fu possibile grazie al suo personale MOCVD che riusciva a modificare a suo piacimento, ed era l'unico al mondo a farlo, per le conoscenze acquisite in Florida.
Ci riuscì aggiungendo un secondo flusso di immissione con un gas inerte al suo forno, e siccome poteva personalizzarlo era l'unico in grado di fare questo tipo di esperimenti
Le scoperte fatte sul MOCVD da Nakamura in quel tempo si usando ancora oggi!
Nakamura lo definì il giorno più emozionante della sua vita, e con un campione di Nitrurio di Gallio ( il più puro sulla faccia della terra) aveva superato il primo problema
Mentre Nakamura lavorava al suo Gallio Akasaki e Amano altri 2 ricercatori giapponesi lavoravano al problema del tipo P
Avevano già realizzato con successo un campione di Gallio che non si comportava esattamente come un p-type con un procedimento chiamato "drogaggio" aggiungendo Magnesio al Nitrurio di Gallio, poi usando una procedura ulteriore ad emissione di elettroni.
In quel momento era la cosa più vicina ad un campione di Gallio p-type che si potesse ottenere, però il procedimento con gli elettroni era lungo, e non poteva essere utilizzato a scopi commerciali, ma era la cosa che si avvicinava di più a ciò che serviva a Nakamura
Nakamura non era un tipo che mollava, si fidava solo del suo giudizio, per questo penso che magari il campione avesse bisogno solo di "energia" quindi usò un procedimento noto come "ricottura" che si usava per i semiconduttori e consisteva semplicemente nel portare il campione ad una certa temperatura!
Fu cosi che Nakamura ottenne un campione p-type di Nitrurio di Gallio al 100%
Era ormai vicino al successo, mancava solo il terzo step!
Fu a quel punto che Nakamura riuscì con grade sorpresa di tutti i ricercatori a creare un LED di colore blu-viola ma ancora poco efficiente, di soli 40 microwatt
Ogawa a quel punto era davvero al limite ed ordinò a Nakamura di smetterla con le sue ricerche ma Nakamura era testardo e continuò a ignorare là ordine
"Lavoravamo di notte e anche di nascosto" perchè sapeva che il suo lavoro ormai era appeso ad un filo, ,ma non si scoraggiò.
La sua esperienza nel personalizzare il forno MOCVD fu ancora una volta fondamentale, per facilitare lo scambio di elettroni tra le bande aggiungendo indio, creando un cosiddetto "pozzo" tra le bande ma l'indio era un elemento che si legava davvero male al gallio....
Anche stavolta e con sua stessa sorpresa customizzò il suo MOCVD per pompare il più possibile indio in modo che si legasse al Gallio
Il procedimento funzionò anche troppo bene che la zona divenne anche troppo conduttiva, quindi dovette creare un sistema che si "opponesse" al posto che aveva creato prima, secondo questo schema
Ed ecco che aveva finalmente tutti gli elementi per creare un led blu con questa struttura
una struttura molto più complessa di quanto chiunque avesse immaginato , ma dopo 30 anni di ricerche e con un opposizione della sua stessa azienda ottenne questo
un led di un bellissimo colore blu che finalmente completava il tutto!
Era il 1995!
La Nichia in pochi anni grazie a questa innovazione quadruplicò il suo fatturato ed a Nakamura per la sua invenzione vennero date solo poche centinaia di dollari
Fu cosi che decise di emigrare in America dove le compagnie facevano la fila per assumerlo, ci fu una causa, tra Nichia e Nakamura dove Nakamura vinse.
Non entreremo nei dettagli legali, ma grazie al LED blu fu poi possibile fare il led bianco e reinventare il mondo
Schermi LCD, Smartphone, Lampadine a LED a basso consumo, sono tutte conseguenze della "scoperta del LED blu"
Si stima che il risparmio energetico solo epe questo tipo di invenzione sia paragonabile ad una riduzione delle emissioni che è quantificabile in 3/4 del traffico americano di automobili!
Una rivoluzione a LED che ha coinvolto 3 uomini e che ha rivoluzionato il mondo intero!
Grazie a Nakamura, ed al lavoro di Amano e Akasaki oggi le lampadine al tungsteno sono state messe al bando, e gran parte del mondo usa illuminazione a LED.
Dalle insegne luminose allo schermo degli smartphone, dai fari elle delle auto alla TV sino all; illuminazione RGB del PC oggi il LEd consente a molti dispositivi di ESISTERE grazie alla ottima efficienza energetica
Nakamura Akasaki e Amano hanno ricevuto il premio Nobel ed oggi Nakamura continua nella ricerca che spazia persino nei reattori a fusione
Beh ripensandoci un attimo forse forse i LED fanno DAVVERO fare più FPS!!!!!!
Spero che questa storia vi sia piaciuta e che sia ispiratrice per tutti voi
Che la forza sia sempre con voi
Crime
E luce fu
Era il 1878 quando Thomas Edison diede nome al filamento che ad incandescenza emetteva una luce visibile la lampadina.
Molti giovani probabilmente oggi non hanno mai visto una lampadina ( e si sono vecchio) ecco come è fatta:
Per lunghissimo tempo le lampadine sono state usate in tutto il mondo, comprese anche soluzioni e valvole con filamenti al tungsteno, e quasi dubito è stato chiaro il problema dell'efficienza che è SCARSO
Di fatto solo un 3% dell'energia viene convertita in luce, visto che di fatto il filamento è una "resistenza" che diventa incandescente la maggior parte dell'energia viene convertita in calore!
Fu cosi che per molto tempo si cercò metodi alternativi, talvolta più efficienti, ma anche più costosi e pericolosi.
Un esempio sono le luci cosiddette al "neon" che contengono gas per emettere una fluorescenza ( anche queste hanno avuto la loro evoluzione), qui sotto vediamo una lampada fluorescente compatta, a basso consumo energetico....
Ma anche in questo caso vi erano degli effetti indesiderati, alcuni componenti per costruire queste lampade erano davvero nocivi, inoltre si doveva fare molta attenzione allo smaltimento..
il diodo
Non mi soffermerò tra i vari tipi di diodi ma ci si rese conto che sfruttando le proprietà di certi semiconduttori il diodo poteva emettere LUCE grazie all'emissione di fotoni
E fu il rosso a vedere la luce per la prima volta nel 1968 ma avendo solo il rosso le applicazioni erano comunque limitate a poco
Per un decennio sono esistiti solo LED rossi, finché la scoperta di nuove tecniche e nuovi materiali semi conduttori portò alla scoperta del LED VERDE ( e anche giallo e arancione).
Ma il LED BLU che avrebbe portato alla creazione finalmente del BIANCO non arrivò!
cosa è un semi conduttore
In un conduttore ha la banda di valenza non piena per questo quando si mette una carica elettrica gli elettroni sono liberi di "fluire" attratti dal polo positivo
un isolante ha la banda di valenza "piena" e la distanza tra le due bande non consente il salto degli elettroni in quanto la distanza è troppa.
Un conduttore ha una sovrapposizione tra le bande in modo che gli elettroni, possono fluire liberamente da una banda all'altra ( pensate ai metalli)
Un semi conduttore invece è una via di mezzo gli elettroni possono saltare da una banda all'altra se hanno sufficiente energia ed in determinate condizioni ma come pùò un semiconduttore emettere luce?
Ecco in uno schema come:
un elettrone che "salta" da una banda di valenza all'altra emette luce!
Nel caso del rosso e del verde è stato semplice perché la "banda proibita" che consente l'emissione sia della luce rossa e della luce blu è "stretta" ma per la luce blu è diverso, deve esser e il materiale giusto e con una banda proibita sufficientemente larga da creare il BLU....
Dopo investimenti ingenti di svariati miliardi di dollari da parte di aziende di tutto il mondo il LED blu sfuggiva non si trovava il modo i materiali e tutti avevano mollato......tranne uno.....
Nakamura
Ogawa che era un sognatore accettò di riservare 3 milioni di dollari al progetto.
Tutti sapevano che il LED blu era un miraggio e che vi erano dei problemi di fondo
Il primo era quello di trovare un cristallo purissimo che in natura non esisteva ma poteva venir prodotto attraverso un processo di sublimazione a vapore in un forno chiamato MOCVD.
Nakamura cosi volo in Florida presso altri colleghi per studiare il processo
Ma il tempo lì fu frustrante, Nakamura veniva considerato da tutti come un tecnico di basso livello, non avendo nessun tipo di dottorato non gli veniva permesso di usare un MOCVD funzionante ma fu costretto a crearsene uno da solo, con parti di ricambio e mezzi di fortuna.
tornò allora in Giappone con 2 aspirazioni
La prima era la volontà di conseguire un dottorato
La seconda usare le preziose conoscenze acquisite per costruire un MOCVD nel suo laboratorio
Nonostante tutto non era andata poi cosi male, in Giappone era possibile ottenere un dottorato, non andando all'università ma cerando 5 articoli
Se non riusciva nella sua impresa almeno avrebbe potuto conseguire un dottorato che quanto meno gli avrebbe dato prestigio nella sua carriera.
Nel frattempo il sognatore Ogawa morì e l'azienda passò a suo nipote che non vedeva affatto di buon occhio le ricerche di Nakamura, lo considerava un inutile spreco di risorse, il nuovo CEO inizio a fare pressioni assurde affinché Nakamura mollasse la ricerca o la concludesse al più presto con un prodotto "valido"
Per ottenere il led BLU si dovevano superare 3 problemi giganteschi
1) Trovare un materiale adatto
2) Trovare il suo p-type
3) Creare un led abbastanza luminoso che si vedesse alla luce del giorno ( almeno 1000 microwatts)
Tra le opzioni possibili vi erano il Seleniuro di Zinco o il Nitrurio di Gallio tutti e due semiconduttori con le banda proibita nel range teorico della luce blu
I ricercatori di tutto il mondo consideravano il Gallio un vicolo cieco, per diversi motivi, mentre pubblicazioni e ricerche erano tutti concentrati sul Seleniuro di Zinco quasi nessuno nel Gallio.
Fu cosi che Nakamura, che vedeva le sue chance, di inventare il led blu molto difficili da realizzare di fare pubblicazioni sul gallio per prendere almeno il dottorato.....
Questo per un motivo semplice avrebbe avuto meno concorrenza e almeno più chance di arrivare all'obbiettivo personale del dottorato....
Con il suo nuovo MOCVD inizio una tabella di esperimenti molto serrata senza concedersi per un anno e mezzo un attimo di riposo
Ogni giorno cambiava qualcosa, per il pomeriggio aveva un campione di Gallio da analizzare, alle 7 di sera tornava a casa e cosi tutti i giorni finché un giorno di inverno aveva un campione con una mobilità degli elettroni 4 volte superiore a qualsiasi altro campione di gallio mai analizzato!
Questo gli fu possibile grazie al suo personale MOCVD che riusciva a modificare a suo piacimento, ed era l'unico al mondo a farlo, per le conoscenze acquisite in Florida.
Ci riuscì aggiungendo un secondo flusso di immissione con un gas inerte al suo forno, e siccome poteva personalizzarlo era l'unico in grado di fare questo tipo di esperimenti
Le scoperte fatte sul MOCVD da Nakamura in quel tempo si usando ancora oggi!
Nakamura lo definì il giorno più emozionante della sua vita, e con un campione di Nitrurio di Gallio ( il più puro sulla faccia della terra) aveva superato il primo problema
Akasaki e Amano
Avevano già realizzato con successo un campione di Gallio che non si comportava esattamente come un p-type con un procedimento chiamato "drogaggio" aggiungendo Magnesio al Nitrurio di Gallio, poi usando una procedura ulteriore ad emissione di elettroni.
In quel momento era la cosa più vicina ad un campione di Gallio p-type che si potesse ottenere, però il procedimento con gli elettroni era lungo, e non poteva essere utilizzato a scopi commerciali, ma era la cosa che si avvicinava di più a ciò che serviva a Nakamura
Nakamura non era un tipo che mollava, si fidava solo del suo giudizio, per questo penso che magari il campione avesse bisogno solo di "energia" quindi usò un procedimento noto come "ricottura" che si usava per i semiconduttori e consisteva semplicemente nel portare il campione ad una certa temperatura!
Fu cosi che Nakamura ottenne un campione p-type di Nitrurio di Gallio al 100%
Era ormai vicino al successo, mancava solo il terzo step!
Fu a quel punto che Nakamura riuscì con grade sorpresa di tutti i ricercatori a creare un LED di colore blu-viola ma ancora poco efficiente, di soli 40 microwatt
Ogawa a quel punto era davvero al limite ed ordinò a Nakamura di smetterla con le sue ricerche ma Nakamura era testardo e continuò a ignorare là ordine
"Lavoravamo di notte e anche di nascosto" perchè sapeva che il suo lavoro ormai era appeso ad un filo, ,ma non si scoraggiò.
La sua esperienza nel personalizzare il forno MOCVD fu ancora una volta fondamentale, per facilitare lo scambio di elettroni tra le bande aggiungendo indio, creando un cosiddetto "pozzo" tra le bande ma l'indio era un elemento che si legava davvero male al gallio....
Anche stavolta e con sua stessa sorpresa customizzò il suo MOCVD per pompare il più possibile indio in modo che si legasse al Gallio
Il procedimento funzionò anche troppo bene che la zona divenne anche troppo conduttiva, quindi dovette creare un sistema che si "opponesse" al posto che aveva creato prima, secondo questo schema
Ed ecco che aveva finalmente tutti gli elementi per creare un led blu con questa struttura
una struttura molto più complessa di quanto chiunque avesse immaginato , ma dopo 30 anni di ricerche e con un opposizione della sua stessa azienda ottenne questo
un led di un bellissimo colore blu che finalmente completava il tutto!
Era il 1995!
La Nichia in pochi anni grazie a questa innovazione quadruplicò il suo fatturato ed a Nakamura per la sua invenzione vennero date solo poche centinaia di dollari
Fu cosi che decise di emigrare in America dove le compagnie facevano la fila per assumerlo, ci fu una causa, tra Nichia e Nakamura dove Nakamura vinse.
Non entreremo nei dettagli legali, ma grazie al LED blu fu poi possibile fare il led bianco e reinventare il mondo
Schermi LCD, Smartphone, Lampadine a LED a basso consumo, sono tutte conseguenze della "scoperta del LED blu"
Si stima che il risparmio energetico solo epe questo tipo di invenzione sia paragonabile ad una riduzione delle emissioni che è quantificabile in 3/4 del traffico americano di automobili!
Una rivoluzione a LED che ha coinvolto 3 uomini e che ha rivoluzionato il mondo intero!
Grazie a Nakamura, ed al lavoro di Amano e Akasaki oggi le lampadine al tungsteno sono state messe al bando, e gran parte del mondo usa illuminazione a LED.
Dalle insegne luminose allo schermo degli smartphone, dai fari elle delle auto alla TV sino all; illuminazione RGB del PC oggi il LEd consente a molti dispositivi di ESISTERE grazie alla ottima efficienza energetica
Nakamura Akasaki e Amano hanno ricevuto il premio Nobel ed oggi Nakamura continua nella ricerca che spazia persino nei reattori a fusione
Beh ripensandoci un attimo forse forse i LED fanno DAVVERO fare più FPS!!!!!!
Spero che questa storia vi sia piaciuta e che sia ispiratrice per tutti voi
Che la forza sia sempre con voi
Crime
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