Le nuove frontiere dell’illuminazione

Era il 2014 quando Shuji Nakamura riceve il premio Nobel insieme a Isamu Akasaki e Hiroshi Amano per l’invenzione del LED blu. Da allora la ricerca va avanti con nuove scoperte e applicazioni. L’autrice ha incontrato il prof. Nakamura per approfondire con lui le nuove tecnologie per l’illuminazione.

Quando il LED blu con struttura a doppio etero (DH) InGaN a giunzione p-n è stato sviluppato dal nostro gruppo di ricerca nel 1992, la luminosità era cento volte maggiore di quella dei tradizionali LED MIS GaN a semiconduttore isolante metallico fino ad allora venduti in Giappone. In quel momento ho capito che sarebbe stata una grande invenzione.

In Giappone ci sono così tante normative che limitano la libertà di ricerca e il numero di start-up e, a causa di queste rigide disposizioni, è molto difficile avviare una società. Negli Stati Uniti, rispetto al Giappone, non viene applicata quasi nessuna regolamentazione. Gli Stati Uniti considerano la “libertà” la cosa più importante.

Le mie più recenti e attuali attività di ricerca hanno come oggetto sistemi laser a emissione di superficie a cavita verticale a base di nitruro di III (VCSEL) e LED ultravioletti (UV) e Diodi Laser (LD). Usando i VCSEL, potremmo ridurre il costo degli LD blu e verdi. I LED e gli LDUV attualmente disponibili non sono molto efficienti e questa è la causa principale della loro scarsa diffusione e applicazione.

A mio avviso, il suo utilizzo finalizzato a ottenere luce bianca per applicazioni ottiche è il campo più promettente a causa della impareggiabile efficienza raggiunta e delle gamme di colori più ampie che si possono ottenere rispetto ad altre tecnologie.

L’illuminazione basata sul laser sta gradualmente aumentando l’efficienza dei sistemi. Attualmente, l’applicazione principale dell’illuminazione laser è per i fanali delle automobili, ma nel prossimo futuro l’efficienza sarà probabilmente largamente superiore a quella dell’illuminazione a LED. Se il costo diventerà paragonabile a quello dell’illuminazione a LED, in futuro, l’illuminazione laser avrà un mercato più ampio. All’Università di Santa Barbara in California stiamo sviluppando LED a base di nitruro III con lunghezza d’onda diversa per possibili applicazioni del computer quantistico come sorgente di luce laser.

Una delle mie più grandi invenzioni è stato il reattore MOCVD (deposizione di vapore chimico metallo organico) a due flussi che ha contribuito all’invenzione del LED blu e del diodo laser ad alta efficienza. Lavoravo al perfezionamento del reattore giorno dopo giorno, poiché la qualità della crescita epitassiale del GaN era molto scarsa. In quel periodo ero davvero stanco e sono andato a una conferenza di fisica applicata in ambito domestico per rilassarmi un po’. Un professore stava parlando della crescita di AlN usando il suo reattore MOCVD fatto in casa, e improvvisamente, ho avuto l’idea dell’applicazione Two-Flow MOCVD proprio durante il suo discorso!

Considerando l’enorme domanda di energia dovuta all’aumento della popolazione mondiale, a lungo termine credo che la tecnologia della fusione nucleare diventerà sicura, pulita ed economica. Recentemente, il Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) negli Stati Uniti è riuscito nella prima accensione della fusione laser raggiungendo un rendimento del 150%. Ora dobbiamo migliorare ulteriormente la tecnologia della fusione nucleare affinché il sistema diventi commerciale. Inoltre, nel breve termine, il solare PV e l’eolico diventeranno sempre più fonti di energia economiche vantaggiose.

La cosa più importante è ottenere buoni risultati sperimentali. Concentrati e pensa al motivo per cui hai ottenuto un risultato durante un esperimento. Ciò che pensi dei tuoi risultati sperimentali e più importante di quello che si è ottenuto ed e stato scritto in precedenti articoli scientifici o di quello che è riportato nei libri di testo, perché la tua visione e il tuo pensiero sono unici. La tua idea originale e la più importante per ottenere una svolta! Non seguire quello che stanno già facendo tutti gli altri!