من الذي فاز بجائزة نوبل في الفيزياء
29-12-2014, 02:17 PM

في السابع من أكتوبر من عام 2014، مُنحت جائزة نوبل في الفيزياء بالمشاركة إلى Isamu Akasaki وHiroshi Amano وShuji Nakamura وذلك لابتكارهم صمامات ثنائية باعثة للون الأزرق ذات كفاءة وجودة عالية والتي سمحت بإنتاج مصادر ضوء أبيض ساطعة وموفرة للطاقة.

نظرة علمية
×
Ads by OffersWizard
الصمامات الثنائية الباعثة للضوء أو الدايود المضيء، أو كما يشار إليه اختصارًا بـLED ظهرت لأول مرة في خمسينيّات وستينيّات القرن العشرين، وهي تقنية مبنية على مكونات من أشباه الموصلات يصدر عنها ضوء. أشباه الموصلات هي مواد تتميز بموصلية كهربائية متوسطة بين المواد الموصلة والعازلة، وما يميز أشباه الموصلات عن المواد الموصلة والعازلة أنها تمتلك خصائص توصيل تتغير بتغير الظروف المحيطة بها مثل المجال الكهربائي ودرجة الحرارة، المواد شبه الموصلة هي ما سمحت بإنتاج الترانزستور والصمامات الثنائية ومكونات إلكترونية أخرى هامة، كانت حجر الأساس في بناء الإمبراطورية التقنية التي نشهدها اليوم.--

الصمام الثنائي – Diode ببساطة عبارة عن مادة شبه موصلة من النوع الموجب متصلة بمادة أخرى شبه موصلة من النوع السالب، وله أنواع كثيرة جدًّا تختلف باختلاف المواد المستخدمة في إنتاجه وطريقة تركيبه، فمثلًا إذا أضفنا طبقة ثالثة سالبة أو موجبة للصمام الثنائي سنحصل على الترانزستور. هناك بعض المواد شبه الموصلة التي تبعث فوتونات ضوئية بمجرد مرور تيار كهربائي بها، هذه المواد هي التي يتم استخدامها لإنتاج الصمامات الثنائية الباعثة للضوء، وباختلاف تركيب المواد يختلف لون الضوء الناتج من الصمام الثنائي. من الجدير بالذكر أن الصمامات الثنائية كانت أول أداة إلكترونية مصنوعة من أشباه الموصلات، كما أنها وحدة البناء الأساسية لمعظم المكونات والأدوات الإلكترونية الأخرى مثل الترانزستور والخلايا الشمسية والدوائر المتكاملة، وسنفرد مقالًا نتحدث فيه عن الصمامات الثنائية بشكل مفصّل في سلسلة كيف تعمل التي سنبدأها في عالم الإبداع قريبًا.




بالرغم من أن تلك الصمامات الثنائية كانت قادرة على إشعاع ضوء في عدة نطاقات موجية بدءًا من تحت الحمراء وصولًا للموجات فوق البنفسجية، إلا أنه كان من الصعب الوصول لطريقة يمكن بها إنتاج الضوء الأزرق، ما يعني عدم القدرة على الحصول على الضوء الأبيض؛ لأن الضوء الأبيض كما هو معلوم يتكون من كافة الأطوال الموجية الموجودة في طيف الضوء المرئي الذي يتكون من سبعة ألوان أساسية منها الأزرق، وبالتالي لا يمكن الحصول على الضوء الأبيض قبل الحصول على الأزرق في البداية.
المشكلة الأساسية كانت تكمن في إنتاج مادة نيتريد الجاليوم - GaN وبمجرد النجاح في إنتاجها بكفاءة في عام 1986 ظهرت الحاجة إلى توليفها في سبائك وتركيبها بشكل صحيح يناسب إنتاج صمامات ثنائية تنتج ضوءًا أزرقًا. معظم الأبحاث النظرية والعملية الخاصة بهذه المشكلة والتي نشرت بين عامي 1980 و1990 كانت نتاج عمل مشترك بين Isamu وAkasaki من جامعة ناجويا والعالم Shuji Nakamura وفريقه من شركة مواد كيميائية في اليابان، وقد نجح Shuji في استخدام تلك الأبحاث لإنتاج أول صمام ثنائي يشع ضوءًا أزرقًا في عام 1994 وهو ما ساهم بعد ذلك في إنتاج مصابيح الصمامات الثنائية الباعثة للضوء الأبيض أو LED Lamp.



بالرغم من أن الصمامات الثنائية الباعثة للضوء قد لا تبدو مثل معظم الأعمال الفيزيائية المذهلة، إلا أن هذا الإنجاز لديه القدرة على تغيير مجال الطاقة تمامًا إذا ما قورن على سبيل المثال بالمصابيح التقليدية التي تفقد 98% من طاقتها في صورة حرارة، وكما ذُكر في تقرير لجنة نوبل:
بما أن الإضاءة تمثل من 20% إلى 30% من استهلاكنا للطاقة، وبما أن مصادر الضوء الأبيض الجديدة هذه تتطلب قدرًا أقل من الطاقة بنسبة عشر مرات مقارنة بالمصابيح التقليدية، فإن استخدام الصمامات الثنائية الباعثة للضوء الأزرق أدت إلى توفير واضح ومؤثر في الطاقة وهو ما يمثل فائدة كبيرة للبشرية
مواضيع العضو مشاركات العضو
من مواضيعي 0 التغذية: نصائح وحيل حول الأكل الصحي اهمالها قد يسبب لنا مشاكل صحية لا نعرف اين سببها؟
0 فوضى سينوفاك الصينية.. لقاح واحد و3 نتائج متضاربة
0 "نوع آخر مثير للقلق".. سلالات كورونا المتحورة تنتشر في 50 بلدا
0 إجراء تغييرات إيجابية: نصائح وحيل للتغذية السليمة ولتقوية الاعصاب
0 هل لديك وزن زائد؟ نستطيع مساعدتك
0 يؤثر نظامك الغذائي على صحتك: كيفية الحفاظ على التغذية الجيدة