Nobel de Física para os criadores das lâmpadas LED de baixo consumo

Três cientistas do Japão recebem o Nobel de física “pela invenção dos diodos emissores de luz azul, que permitiram as fontes de luz brilhantes e que economizam energia”

Shuji Nakamura, um dos ganhadores do Nobel de Física.
Shuji Nakamura, um dos ganhadores do Nobel de Física.

Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Shuji Nakamura recebem este ano o maior prêmio mundial de física, o Prêmio Nobel, por um trabalho que desencadeou uma revolução na tecnologia da luz: “a invenção dos diodos emissores de luz azul eficientes, que permitiram as fontes de luz brilhante e que poupam energia”, destacou o comitê da Real Academia de Ciências sueca. Em outras palavras, Akasaki e seus colegas abriram a porta para as lâmpadas LED de luz branca e longa duração. “Com as lâmpadas LED, agora temos alternativas mais duradouras e mais eficientes às lâmpadas antigas”, destaca a Academia Sueca.

Akasaki e Amano (ambos da Universidade de Nagoya, no Japão), juntamente de Nakamura (da Universidade da Califórnia em Santa Cruz) conseguiram criar feixes de luz azul com semicondutores no início dos anos 1990. Os diodos vermelhos e verdes existiam havia muito tempo, mas faltava a terceira cor, o azul, para obter essa soma das três cores que produz o branco, explicou Staefan Normark, secretário permanente da Academia Sueca, ao anunciar o Prêmio Nobel de Física de 2014 às 11h45 da manhã em Estocolmo (6h45 em Brasília). Apesar dos esforços da indústria e dos cientistas, os LEDs azuis levaram 30 anos para se concretizar.

Os três pesquisadores premiados triunfaram onde todos até então tinham fracassado. “Akasaki trabalhava com Amano na Universidade de Nagoya, e Nakamura era empregado na época pela Nichia Chemicals, uma pequena empresa de Tokushima, Nichia”, prosseguiu a Real Academia Sueca de Ciências. “O invento deles foi revolucionário: as lâmpadas incandescentes iluminaram o século 20, e o século 21 será das lâmpadas LED.”

“Sempre recomendo aos cientistas jovens que não foquem seu trabalho sobre o que está na moda: que pesquisem sobre o que acreditam, mesmo que não obtenham resultados imediatos”, explicou Akasaki em coletiva de imprensa em Najoya, minutos depois do anúncio do Nobel, que ele descreveu como “a maior das honras”, segundo a Europa Press.

Os 880 mil euros do Nobel (2,68 milhões de reais) serão divididos igualmente entre os três premiados. Akasaki e Amano, ambos japoneses, nasceram respectivamente em 1929 e 1960. Nakamura, nascido em 1954, tem nacionalidade norte-americana.

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As lâmpadas LED, destacaram os cientistas da Academia Sueca, devido a seu baixíssimo consumo energético, podem funcionar alimentadas por painéis solares baratos, o que abre a possibilidade de melhora da qualidade de vida de 1,5 bilhão de pessoas em todo o mundo que não têm acesso à rede elétrica. Este ano o prêmio de Física obedece fielmente, pelo menos em parte, ao legado de Alfred Nobel, que definiu que os prêmios “deveriam ser dados àqueles que, no ano precedente, tivessem gerado um grande benefício para a humanidade”. A parte relativa a “no ano precedente” quase nunca é cumprida.

As lâmpadas LED são cada vez mais eficientes, no sentido de que exigem menos energia para emitir luz, comparadas com as lâmpadas tradicionais ou as fluorescentes. Assim, as mais avançadas chegam a 300 lúmens (fluxos luminosos) por watt, contra os 16 das lâmpadas incandescentes e 70 das fluorescentes. E, diferentemente destas últimas, as LEDs não contêm mercúrio, ressalta a Academia Sueca, ao explicar a importância socioeconômica e ambiental do trabalhado premiado este ano. Quanto à sua duração, as lâmpadas LED resistem até 100.000 horas acesas, as incandescentes, 1.000, e as fluorescentes, 10.000. Vale lembrar que as chamadas lâmpadas de baixo consumo de poucos anos atrás são fluorescentes, mas que, com a chegada das LEDs, essa descrição “de baixo consumo” perdeu seu significado.

Um diodo emissor de luz é formado por várias camadas de materiais supercondutores (o comprimento da onda de luz emitida depende do material utilizado), e a eletricidade se converte diretamente em fótons, partículas de luz. Ali se encontra a chave de sua eficiência, já que, nas fontes luminosas tradicionais, a maior parte da eletricidade se converte em calor e em apenas um pouco em luz. Numa lâmpada do tipo antigo, ou em um halógeno, a corrente elétrica aquece um filamento que fica incandescente e emite luz.

O diodo de luz vermelha foi inventado no final dos anos 1950 e foi usado, por exemplo, em relógios digitais e calculadoras, assim como em indicadores de ligado ou apagado de aparelhos elétricos. O azul demorou muito tempo a ser inventado, e os três cientistas agora premiados “desafiaram as verdades estabelecidas, trabalharam duro e assumiram riscos consideráveis", assinala o comitê do Nobel ao explicar sua realização. Fizeram milhares de experimentos e fracassaram na maioria das vezes, mas não se deixaram desanimar – seguiram adiante. Tanto Akasaki quando seu então doutorando Amano, assim como Nakamura, tinham optado pelo nitrito de gálio como material para conseguir o emissor azul. Era a escolha correta, mas produzir cristais de nitrito de gálio de qualidade suficiente foi um desafio enorme. Akasaki e Amano o conseguiram em 1986 e, com seus cristais, em 1992 apresentaram seu primeiro diodo de emissão de luz azul brilhante. Nakamura, por sua parte, fez seus cristais de alta qualidade desse material em 1988 e apresentou o invento também em 1992, mas com uma solução técnica diferente. Durante a década de 1990 os três se dedicaram a aprimorar seus LEDs azuis, tornando-os mais eficientes com diferentes ligas de nitrito de gálio, usando o alumínio ou irídio para a fabricação dos cristais. Além disso, os três também inventaram um laser azul com um LED, do tamanho de um grão de areia, como componente essencial.

“Muitas pessoas abandonaram o esforço, mas eu continuei a trabalhar naquilo que amo e em que acredito”, recordou Akasaki hoje.