A História do LED Azul
O primeiro Diodo Emissor de Luz (LED, do inglês Light-Emitting Diode) que emite na faixa do visível foi inventado pelo professor estadunidense Nick Holonyak, em 1962 [1]. Esse LED emitia luz na cor vermelha. Alguns anos mais tarde, em 1969, o LED que emite luz verde foi criado por engenheiros da Monsanto® [2]. Até então, os LEDs, apesar de muito promissores devido à sua alta eficiência energética, só podiam ser utilizados em visores simples, como os de calculadoras ou relógios, porque estavam limitados ao vermelho e ao verde. A obtenção de luz azul com a tecnologia dos LEDs era muito almejada, pois significaria a possibilidade da produção da luz branca (e de todas as outras cores) a partir da junção das cores vermelho, verde e azul. Essa possibilidade abriria fronteiras e possibilitaria a utilização dessa nova categoria de lâmpadas em todos os tipos de tela e de iluminação, representando um substancial avanço tecnológico. No entanto, o desenvolvimento de um LED que emitisse luz azul não era tarefa fácil por conta do seu princípio de funcionamento, e essa invenção foi aguardada ao longo de décadas. Um diodo consiste na junção de dois semicondutores, sendo um deles do tipo N (negativo) e o outro do tipo P (positivo). Nesses dispositivos, a emissão de fótons ocorre quando elétrons transitam da banda de condução para a banda de valência. A energia do fóton emitido é igual à diferença energética entre as duas bandas [3]. Como a luz azul está na faixa das maiores frequências do espectro visível, seus fótons são os mais energéticos, e são necessárias transições muito energéticas dos elétrons nos semicondutores para obtê-la, explicando a dificuldade da criação de um LED azul. Ao final dos anos 1980, Shuji Nakamura, um engenheiro japonês que trabalhava na fábrica Nichia®, conseguiu apoio financeiro para pesquisar e desenvolver o esperado LED azul. O início da pesquisa se deu na Flórida, onde Nakamura trabalhou por um ano estudando a então inovadora técnica de Deposição Química de Vapor de Metal Orgânico (MOCVD, do inglês Metal-Organic Chemical Vapor Deposition), utilizada para produzir cristais de alta perfeição estrutural, necessários para a produção dos LEDs azuis. Durante o tempo que passou nos Estados Unidos, Nakamura sofreu preconceito por não possuir título de doutor, e sua pesquisa foi limitada por essa discriminação. Nakamura retornou ao Japão, onde solicitou um reator MOCVD à Nichia®, e passou a trabalhar incessantemente na produção de cristais de nitreto de gálio (GaN) de alta qualidade. Esses cristais já haviam sido produzidos por Isamu Akasaki e Hiroshi Amano, pesquisadores da Universidade de Nagoya, mas a produção em larga escala ainda não era possível [4]. Nakamura obteve sucesso de maneira independente na produção de cristais de GaN em 1990. Havia outros dois problemas a serem resolvidos: a produção de GaN tipo P, e a obtenção de lâmpadas que emitissem potências altas o suficiente para que fossem vistas durante o dia. Esses dois problemas foram resolvidos de maneira independente por Nakamura e por Akasaki e Amano. As soluções apresentadas pelas duas linhas de pesquisa eram diferentes, mas ambas foram capazes de obter os revolucionários LEDs azuis. Esses LEDs foram primeiramente apresentados pela Nichia® em 29 de novembro de 1993 [5], e posteriormente aprimorados ao longo da década de 1990. A invenção transformou o mundo, permitindo a criação de lâmpadas mais econômicas e eficientes, adequadas para todos os tipos de iluminação. Além disso, viabilizou novas tecnologias de telas, que agora estão presentes em praticamente todos os dispositivos eletrônicos modernos. Nakamura, Akasaki e Amano receberam em conjunto o Prêmio Nobel da Física de 2014, “pela invenção de diodos emissores de luz azuis eficientes que permitiram fontes de luz branca brilhantes e que economizam energia” [6]. Além disso, ao longo do processo de pesquisa, Nakamura conquistou seu título de doutor em engenharia. Autor: Angelo Zanona Neto. Referências: [1] TOUCHSTONE, L. A. Nick Holonyak Jr. University of Illinois. 2022. Disponível em: <https://ece.illinois.edu/newsroom/51161#:~:text=While%20working%20at%20General%20Electric,emit%20a%20visible%20red%20light>. Acesso em 12 ago 2024. [2] Monsanto MV2 LED. Industrial Alchemy. Disponível em: <https://www.industrialalchemy.org/articleview.php?item=529>. Acesso em 12 ago 2024. [3] OLIVEIRA, I. N. et al. Estudo das propriedades do Diodo Emissor de Luz (LED) para a determinação da constante de Planck numa maquete automatizada com o auxílio da plataforma Arduíno. Revista Brasileira de Ensino de Física. v. 42. 2020. Disponível em: <https://www.scielo.br/j/rbef/a/tYxCGJshXSRQY5wDgZMdCqM/>. Acesso em 13 ago 2024. [4] ROSE, J. Blue LEDs – Filling the world with new light. The Nobel Prize in Physics 2014. 2014. Disponível em: <https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/popular-physicsprize2014-1.pdf>. Acesso em 13 ago 2024. [5] Shuji Nakamura – Biographical. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2024. 2024. Disponível em: <https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2014/nakamura/biographical/>. Acesso em 13 ago 2024. [6] GOMES, A. Prêmio Nobel em Física – 2014. GPET Física Unicentro. Disponível em: <https://www3.unicentro.br/petfisica/2014/09/01/premio-nobel-em-fisica-2014/>. Acesso em 13 ago 2024. [7] ROLFINI, F. Morre, aos 92 anos, vencedor do Nobel que inventou o LED azul. Olhar Digital. Disponível em: <https://olhardigital.com.br/2021/04/02/ciencia-e-espaco/morre-vencedor-do-nobel-que-inventou-o-led-azul/>. Acesso em 13 ago 2024. [8] VERITASIUM. Por Que Era Quase Impossível Criar o LED Azul. YouTube. 2024. Disponível em: <https://youtu.be/AF8d72mA41M?si=9swHSTLNKv1X8cJp>. Acesso em 13 ago 2024. [9] RUDGE, F. Por que Prêmio Nobel para o LED azul. Sociedade Brasileira de Física. 2014. Disponível em: <https://www.sbfisica.org.br/v1/sbf/por-que-premio-nobel-para-o-led-azul/>. Acesso em 13 ago 2024.
