Invenção das lâmpadas que vão iluminar o século XXI ganha Nobel da Física

Emissão eficiente de luz azul é o avanço científico premiado deste ano.

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Os três galardoados AFP PHOTO / TT NEWS AGENCY / BERTIL ERICSON
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Shuji Nakamura REUTERS/Phil Klein
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Isamu Akasaki JIJI PRESS/AFP
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Hiroshi Amano Reuters

Estão por todo o lado — nos comandos dos televisores, nos semáforos, nos faróis dos carros, nos flashes das câmaras fotográficas e cada vez mais nos candeeiros das nossas casas e na iluminação das ruas. Na base de muitas destas formas de iluminação está uma invenção com cerca de 20 anos: um dispositivo electrónico emissor de luz azul, que veio permitir a criação de fontes de luz branca mais eficientes e amigas do ambiente, que conhecemos como lâmpadas LED. A invenção dos LED azuis valeu esta terça-feira o prémio Nobel da Física de 2014 a três cientistas japoneses: Isamu Akasaki e Hiroshi Amano, da Universidade de Nagóia, no Japão, e Shuji Nakamura, da Universidade da Califórnia em Santa Barbara, nos EUA.

Antes de mais, LED é a sigla em inglês de light-emitting diode, ou díodo emissor de luz. Estes dispositivos electrónicos convertem energia eléctrica em luz de uma forma muito eficiente, utilizando materiais semicondutores. “Nos LED, a electricidade é directamente convertida em partículas de luz — fotões —, levando a ganhos na eficiência em relação a outras fontes de energia em que a maioria da electricidade é convertida em calor e apenas uma pequena parte em luz”, lê-se na informação disponibilizada pela Real Academia Sueca das Ciências, em Estocolmo, que atribuiu o Nobel da Física. “Nas lâmpadas incandescentes, bem como nas lâmpadas de halogéneo, a corrente eléctrica é usada para aquecer um filamento, fazendo-o brilhar. Nas lâmpadas fluorescentes é produzida uma descarga eléctrica num gás, criando tanto calor como luz.”

Os díodos vermelhos e verdes (que emitem luz intensa dessas cores) começaram por existir muito antes dos díodos azuis. Os LED vermelhos, por exemplo, foram inventados no final da década de 1950 e foram utilizados nos relógios digitais ou nos indicadores on/off de vários equipamentos, lê-se ainda na informação mencionada.

O que têm então de especial os díodos emissores de luz azul? Se se combinarem fontes de luz vermelha, verde e azul, obtém-se uma luz branca. No caso dos LED, embora os vermelhos e os verdes estivessem a ser comercializados desde os anos de 1960, faltava inventar os LED azuis — cuja luz é mais energética — para se poder produzir luz branca. Apesar de muitos esforços, durante bastante tempo a criação dos LED azuis manteve-se um desafio inalcançável.

No início da década de 1990, os três galardoados conseguiram esse feito e agora, além do valor simbólico do Nobel, vão partilhar os oito milhões de coroas suecas (883 mil euros) do prémio. Utilizando as palavras da Real Academia Sueca das Ciências, o Nobel foi-lhes atribuído “pela invenção dos eficientes díodos emissores de luz azul que permitiram fontes intensas de luz branca e que poupam energia”.

O físico Carlos Fiolhais, da Universidade de Coimbra, chama ao galardão deste ano um “Nobel luminoso” e diz que não podia ter vindo em melhor hora, já que 2015 vai ser o Ano Internacional da Luz, por decisão das Nações Unidas, para celebrar pelo mundo fora, incluindo Portugal, o nosso conhecimento da luz e das suas inúmeras aplicações. “É um prémio merecidíssimo que ilustra (e esta palavra é apropriada, pois vem de luz!) como a ciência tem aplicações na nossa vida”, escreveu o físico no blogue De Rerum Natura, de que é um dos fundadores.

Para terem sucesso, os três premiados, que iniciaram as suas experiências na década de 1980, tiveram de ser persistentes. “O trabalho dos físicos japoneses exigiu uma extraordinária dedicação. Foi preciso ultrapassar falhanços sucessivos na escolha e manipulação dos materiais semicondutores mais adequados. Foi preciso fazer uma ‘sanduíche’ de vários materiais”, conta Carlos Fiolhais. “O laboratório deles foi quase como uma cozinha, onde experimentaram, experimentaram e experimentaram, na tradição de Thomas Edison que experimentou muitas lâmpadas de filamento antes de conseguir uma que funcionasse. Tanto no caso dos novos Nobel como no de Edison o impossível acabou por ser possível.”

Isamu Akasaki (nascido em 1929) e Hiroshi Amano (nascido em 1960 e que na altura das experiências era estudante de doutoramento) trabalhavam juntos na Universidade de Nagóia. Quanto a Shuji Nakamura (nascido em 1954), trabalhava então numa pequena empresa japonesa chamada Nichia Chemicals. Coincidentemente, os três consideravam que o material que poderia vir a servir de semicondutor para obter uma emissão de luz azul seria o nitreto de gálio. Para tal, tinham de obter cristais de alta qualidade de nitreto de gálio. Usando métodos diferentes, Isamu Akasaki e Hiroshi Amano, por um lado, e Shuji Nakamura, por outro, chegaram ao mesmo destino. E no mesmo ano — 1992 — conseguiram criar os primeiros LED azuis.

Esta tecnologia foi depois sendo aperfeiçoada; e Shuji Nakamura inventou ainda os laser azuis, em que os LED azuis são uma peça essencial.

Até 100.000 horas de duração
Actualmente, cerca de um quarto do consumo de energia no mundo é em iluminação. Como as lâmpadas LED são mais eficientes do ponto de vista energético em relação às lâmpadas incandescentes e fluorescentes, elas vieram contribuir para poupar recursos do planeta. “Medindo a luminosidade à saída pela potência à entrada, as lâmpadas LED são 20 vezes mais eficientes do que as lâmpadas de incandescência (as fluorescentes só são cinco vezes mais eficientes). A economia e o ambiente agradecem”, frisa Carlos Fiolhais.

Além disso, as lâmpadas LED duram muito mais do que as outras, o que também se traduz no consumo de menos recursos do planeta: duram até 100.000 horas, enquanto as fluorescentes vão até às 10.000 horas e as incandescentes se ficam pelas 1000 horas.

A academia sueca considera esta invenção “revolucionária”. “Com as lâmpadas LED, temos agora alternativas mais duradouras e eficientes do que as fontes de luz antigas”, refere por sua vez um comunicado daquela instituição. “As lâmpadas incandescentes iluminaram o século XX; o século XXI será iluminado pelas lâmpadas LED.”

Notícia actualizada às 22h10 de 7 de Outubro.