Nobelpreis für Physik: Das Licht des 21. Jahrhunderts
Rote und grüne LED-Lampen gab es schon viele Jahre zuvor. Doch erst mit der blauen LED kam der Durchbruch für die neuen Sparlampen.
Leuchtdioden sind mittlerweile ein Massenprodukt. Bild: dpa
BERLIN taz/dpa/ap | Rot, grün, blau – das ist die Farbfolge, die zur Entwicklung der heutigen LED-Lampen führte. Die erste „light-emitting diode“ (LED) gab es zwar schon Anfang der 1960er Jahre. Zuerst nur rote, später kamen grün-leuchtende hinzu. Um weißes Licht zu erzeugen fehlten jedoch noch die blauen LED-Lampen. Dies gelang erst in den 1990er Jahren den beiden Japanern Isamu Akasaki und Hiroshi Amano sowie den in Japan geborenen US-Bürger Shuji Nakamura. Dafür erhalten sie dieses Jahr den Physik-Nobelpreis.
Mit ihrer Entdeckung war der Weg frei für helle und energiesparende Lichtquellen, die als Sparlampen zunehmend die bisher weit verbreiteten Glühbirnen ersetzen. Die Technik werde permanent verbessert und habe schon eine Lichtausbeute von 300 Lumen pro Watt erreicht, was etwa 16 gewöhnlichen Glühbirnen entspreche, sagte das Nobelpreiskomitee.
Die Erfindung sei zwar erst 20 Jahre alt, teilte die Akademie mit. Doch sie habe es ermöglicht, „weißes Licht in einer völlig neuen Art zum Nutzen aller“ zu erzeugen. „Weiße Glühbirnen haben das 20. Jahrhundert erleuchtet, das 21. Jahrhundert wird von LED-Lampen erhellt“, sagte das Komitee weiter.
Da etwa ein Viertel des weltweiten Stromverbrauchs für Licht genutzt werde, trage die LED-Technik maßgeblich dazu bei, die Ressourcen der Erde zu schonen, ergänzt das Komitee. Auch der Materialaufwand sei für Leuchtdioden gering, da sie im Schnitt 100.000 Leuchtstunden halten, im Gegensatz zu Glühlampen mit 1.000 und Neonröhren mit 10.000 Stunden.
Forschen ohne Interdisziplinarität ist heutzutage kaum noch möglich. Nicht zum ersten Mal wurden daher auch dieses Jahr WissenschaftlerInnen für einen Nobelpreis auserkoren, der nicht exakt zu ihrer Berufsbezeichnung passt. Weitaus seltener ist hingegen, dass Ehepaare sich einen Nobelpreis teilen: May-Britt und Edvard Moser sind das vierte Ehepaar, das diese Ehrung erhält. Frau Moser ist zudem auch erst die 44. weibliche Nobelpreis-trägerin, bei den Männern sind es 882.
Nach Ansicht des Physikers Wolfgang Eberhardt ist die Entwicklung der LEDs auch für die Energiewende in Deutschland sehr bedeutend. Die hohe Effizienz der Lichtquellen sei „ein enormer Faktor, gerade wenn wir eben auch versuchen, dass Energiesystem umzubauen“, sagte der wissenschaftliche Leiter des Magnus-Hauses der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) in Berlin.
Es sei „unglaublich“ gewesen, zu hören, dass er auserwählt wurde, sagte Shuji Nakamura (60), als das schwedische Nobelpreiskomitee ihn während der Pressekonferenz in Stockholm anrief. Er forscht in Santa Barbara an der Universität von Kalifornien, so das er mitten in der Nacht geweckt wurde.
Nakamura war nach seinem Elektronikstudium in einem sehr kleinen Unternehmen namens Nichia Chemicals in Tokushima angestellt. Dort wurden Leuchtstoffröhren hergestellt. Mit Nakamuras Erfindung, der blauen Leuchtdiode, machte das kleine Unternehmen Riesenumsätze. Entsprechend belohnt wurde er dafür nicht. Erst nachdem er in die USA gegangen war, sprach ihm ein Gericht eine Summe von rund 8 Millionen Euro zu.
Ein fast aussichtsloses Unterfangen
Isamu Akasaki (85) und Hiroshi Amano (54) haben in den 1990er Jahren unabhängig von Nakamura versucht, blaue LEDs herzustellen. Noch gab es die blauen Leuchtdioden nicht. Es hieß damals, diese schaffe man nicht mehr „innerhalb des 20. Jahrhunderts“, sagte Akasaki. „Einige haben damit aufgehört. Aber ich habe nicht daran gedacht … Ich habe nur das getan, was ich wollte“, sagte der Physiker, der damals zusammen mit seinem Doktoranden Amano an der Universität von Nagoya arbeitete. „Zum Glück hatte ich immer Kollegen, die mich dabei unterstützt haben. Das hätte ich nie allein geschafft.“
LEDs bestehen aus mehreren Schichten von halbleitenden Materialien, durch die positiv geladene Stellen und negativ geladene Teilchen fließen, sobald Strom angelegt wird. Treffen beide aufeinander, entsteht Licht. Die Schwierigkeit bestand darin, die relativ kurzwelligen blauen Strahlen zu erzeugen. Alle drei Physiker entschieden sich dafür, als Material Galliumnitrid-Kristalle zu verwenden.
Neben den LEDs entwickelten die Forscher noch einen blauen Laser. Mit Hilfe dieser Technik konnte eine wesentlich höhere Speicherkapazität als auf einer DVD erreicht werden, was überhaupt erst die Blue-ray-Disc ermöglichte. Die Nobelpreise, die am 10. Dezember, dem Todestag des Preisstifters Alfred Nobel übergeben werden, kommen zeitlich passend. Denn 2015 habe die Vereinten Nationen zum Internationalen Jahr des Lichts ausgerufen.
