Dreimal erleuchtet – Physiknobelpreis für die Licht-Technik des 21. Jahrhunderts

Isamu Akasaki, Hiroshi Amano und Shuji Nakamura gelang nach Jahrzehnten der entscheidende Durchbruch: Die blaue Leuchtdiode.

Das bisher fehlende blaue Licht war die letzte aber scheinbar unüberwindbare Hürde auf dem Weg zu langlebigen und energieeffizienten weißen LEDs. Die wissenschaftliche Lehrmeinung war, dass das nicht funktionieren könne – zu groß die materialtechnischen Probleme und als unveränderbar angesehenen chemischen Gegebenheiten. Schon länger gab es rote und gelb-grüne LEDs, nur die Erzeugung von blauem Licht scheiterte an dem dafür benötigten Halbleiter Galliumnitrid. Die unkonventionelle Idee, Saphir als Substrat zu nutzen und Galliumnitrit darauf aufzudampfen und dadurch die benötigten Kristalle zu züchten, führte zum Durchbruch. Zu Beginn der 1990er Jahre gelang das zeitgleich sowohl dem Team um Isamu Akasaki und Hiroshi Amano, als auch Shuji Nakamura, wenngleich er technisch einen etwas anderen Weg ging. Akasaki und Amano betrieben ihre Forschung überwiegend an der Universität von Nagoya in Japan, Nakamura arbeitete damals bei einem kleinen japanischen Unternehmen, ging aber später als Professor nach Kalifornien und nahm die amerikanische Staatsbürgerschaft an.

Official Nobel Prize graphic from Nobelprize.org

Offizielle Nobelpreisgrafik von Nobelprize.org

Aus heutiger Warte erscheint uns die neue Licht-Technik alltäglich – welchen Anstrengungen es dazu bedurfte, ist uns nicht unbedingt bewusst:

„The Laureates challenged established truths; they worked hard and took considerable risks. They built their equipment themselves, learnt the technology, and carried out thousands of experiments. Most of the time they failed, but they did not despair; this was laboratory artistry at the highest level.“

Das braucht eine besondere Leidenschaft für die Sache und genau dafür ist dieser Preis von seinem Stifter Alfred Nobel auch gedacht. Unser Erstaunen darüber, dass etwas nobelpreiswürdig ist, das unser tägliches Leben betrifft, ist die Intention: Erfindungen zum Wohle der Menschheit sollen prämiert werden. Und das trifft dieses Jahr geradezu exemplarisch zu.

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Foto: Kevin @ FlickR (CC BY-NC-SA 2.0)

Da ein Viertel des gesamten Verbrauchs an Energie weltweit für Beleuchtung aller Art anfällt, liegt der Nutzen einer optimierten Licht-Technik auf der Hand – sie spart Ressourcen und reduziert den Materialverbrauch. Und ist obendrein weit umweltfreundlicher als die quecksilberhaltige Energiesparlampe. In Sachen Lichtausbeute und Lebensdauer sind LEDs unschlagbar – und es gibt weiter Spielraum nach oben. Denn die Preisträger werden für einen Durchbruch geehrt, der nicht nur schon Anwendung gefunden hat, sondern laufend optimiert wird – sowohl von der materialtechnischen Seite her (mittlerweile kann man die benötigten Kristalle auch rein züchten) als auch von den Anwendungsmöglichkeiten her (beispielsweise in der Autoindustrie, die in Richtung intelligente Scheinwerfer forscht und selektive Beleuchtung von Schildern oder Passanten ermöglichen will).

Doch das Nobelpreiskomitee schwärmt über weit globalere Perspektiven. Neben den bereits vielfältigen Einsatzmöglichkeiten im Bereich der Beleuchtung von Displays oder dem Speichern von Medien auf DVDs, bringen sie die Wassersterilisierung durch ultraviolettes Licht ins Spiel und heben die Möglichkeit hervor, in Ländern, die eine ungenügende Elektrizitätsversorgung haben, aber genug Solarenergie, diese bei Tag zu speichern und bei Nacht damit weiße LEDs zu versorgen: „There we witness a direct transition from kerosene lamps to white LEDs.“ Die LED-Technik ist praktisch die Umkehrung der Stromerzeugung aus Solarenergie: LEDs machen Licht aus Strom und Solarzellen Strom aus Licht.

Foto: Toby Keller (CC BY-NC-SA 2.0)

Foto: Toby Keller (CC BY-NC-SA 2.0)

Energie und damit Ressourcen unserer Erde zu sparen ist eines der großen Themen unserer Zeit. Ein anderes ist die gerechtere Verteilung von vorhandenen Ressourcen und die Teilhabe an Innovation. In diesem Sinne sind Nobelpreise immer auch politische Preise. Und das Nobelpreiskomitee hat in diesem Jahr mehrfach deutlich gemacht, was es für einen sinnvollen Kurs in die Zukunft hält. Kinderrechte stärken und Bildung fördern (Friedenspreis), Innovationen in den Naturwissenschaften belohnen, die Anwendung finden und fanden (Physik und Chemie), der Physiologie des Menschen auf die Spur kommen (Medizin), Vergangenheit erinnern (Literatur) und Zukunft ermöglichen. Das macht den Nobelpreis gesellschaftlich relevant und bringt Aufmerksamkeit. Infolgedessen belohnt die Medaille zwar auch verdiente Persönlichkeiten, bringt aber hauptsächlich das in den Vordergrund, wofür die Preisträger/innen und ihre Mitstreiter/innen kämpfen: Ihr Anliegen.


Foto in Slider-Grafik: Mike Deal (CC BY-ND 2.0)

Stephanie Hanel

About Stephanie Hanel

Stephanie Hanel is a journalist and author. Her enthusiasm for the people behind science grew out of her work as an online editor for AcademiaNet, an international portal that publishes profiles of excellent female scientists. She is an interested observer of new communication channels and narrative forms as well as a dedicated social media user and science slam fan.

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