Nobelprijs natuurkunde naar Japanse uitvinders blauwe LED-verlichting

De Nobelprijs voor Natuurkunde gaat dit jaar naar de drie ontdekkers van blauwe led-verlichting, twee Japanners en een Amerikaan van Japanse afkomst. De prijs van 880 duizend euro wordt in december uitgereikt in Stockholm.

Journalisten wachten op de uitreiking van de Nobelprijs voor Natuurkunde. Beeld afp

Isama Akasaki (85) en Hiroshi Amano (54), beide van de Nagoya Universiteit delen de prijs met Shuji Nakamura (60) van de Universiteit van Californië in Santa Barbara. Dat is vandaag in Stockholm bekend gemaakt. Voor ingenieur Nakamura smaakt de Nobelprijs extra zoet, omdat hij jarenlang met zijn uitvinding leurde en daar eindeloos in conflict raakte over patenten met zijn werkgever.

Volgens het Nobelprijscomité is de uitvinding van blauw led-licht niet alleen wetenschappelijk interessant, maar ook van groot maatschappelijk belang. Licht-emitterende diodes (led's) geven veel licht bij een laag energieverbruik, gaan veel langer mee dan gloeilampen of tl-buizen, en vergen geen giftig kwik, zoals in tl-lampen zit.

Led's zijn al sinds de jaren zestig bekend en bestaan uit microchips waarin door elektriciteit licht wordt opgewekt. De kleur van dat licht hangt af van de gebruikte halfgeleidermaterialen en de manier waarop die op elkaar worden gestapeld. In eerste instantie gaven led's rood licht, en in de jaren '70 ook geel. Maar blauw licht, van belang voor een daglichtachtige witte lichttemperatuur, bleek een lastig probleem, waarvoor materiaalfysici een oplossing moesten vinden.

Revolutie in licht

In vroege led-verlichting gaven combinaties van rode, groene en blauwe leds 'min of meer elke gewenste kleur in het lichtspectrum. Moderne witte led's hebben een centrale led waarvan het licht omliggende fosforen stumuleren om licht van de gewenste kleur af te geven. Voor die techniek, zegt professor Jaime Goméz-Rivas van de TU Eindhoven, is de blauwe led het cruciale beginpunt. 'Zonder het werk van de drie Japanners had led nooit de revolutie in licht kunnen worden. De blauwe led is het hart.'

De doorbraak op dat vlak kwam in de jaren negentig, toen Akasaki en zijn promovendus Amano vanuit hun universiteit samenwerkten met materiaalfysicus Nakamura, destijds verbonden van Nichia Chemicals in Japan. Zij maakten gebruik van dunne lagen van de chemische verbinding gallium-nitride, waarin energieniveau's voorkomen die maken dat onder spanning licht met een relatief korte golflengte vrijkomt. Essentieel, aldus Goméz-Rivas is dat de Japanse onderzoekers dunne lagen extreem zuiver gallium-nitride wisten te maken. 'Onzuiverheden waren altijd het probleem voor blauwe led's. Als die er zijn ontstaat er alleen warmte, maar geen licht.'

Sindsdien de Japanse uitvinding de blauwe led het onmisbare hart van een industrieel product geworden en heeft de led-verlichting een hoge vlucht kunnen nemen als vervanger van de traditionele energieverslindende gloeilamp. Ook in beeldschermen rukt de led inmiddels op.

Grote maatschappelijke impact

Nakamura, die na zijn carrière in Japan naar de VS vertrok, zei vandaag in een eerste telefonische reactie op de toekenning, daardoor overweldigd te zijn. 'Ik kan het niet geloven.' Amano wist ten tijde van de bekendmaking nog van niets. Die zat in een vliegtuig van Japan naar Frankrijk.

Natuurkundige dr. Kobus Kuipers van het FOM-instituut Amolf in Amsterdam, een specialist in het gedrag van licht in materialen, noemt de prijs een terechte toekenning, vooral ook vanwege de grote maatschappelijke impact van de ontdekking van de blauwe led. 'Bovendien hadden we het er bij de koffie nog over dat het na de Higgs van vorig jaar wel weer eens tijd werd voor een Nobelprijs voor toegepast onderzoek.'

Ook Goméz-Rivas van de TU Eindhoven zegt met de Nobelprijs in zijn vakgebied verguld te zijn vanwege de erkenning die het geeft voor toegepast fundamenteel onderzoek. Zelf werkt hij aan nanostructuren waarmee de kleur van led's nog veel preciezer kan worden afgestemd. Zijn collega professor Paul Koenraads aan de TU zegt vooral voor Nakamura blij te zijn. 'Die man is in Japan jarenlang met de nek aangekeken, ook al omdat hij maar een ingenieur was en geen echte wetenschapper.'

Een overzicht van de winnaars van de afgelopen 10 jaar

- 2013: Peter Higgs (Groot-Brittannië) en François Englert (België) voorspelden in de jaren 60 het bestaan van het zogeheten Higgs-deeltje. Het deeltje, dat is vernoemd naar Higgs, wordt ook wel het God-deeltje genoemd. Het geeft alle andere deeltjes massa.
- 2012: Serge Haroche (Frankrijk) en David Wineland (VS) voor hun baanbrekende onderzoek naar de relatie tussen licht en materie. Ze slaagden erin heel kleine deeltjes te bestuderen zonder ze te vernietigen.
- 2011: Saul Perlmutter, Adam Riess (beiden VS) en Brian Schmidt (Australië). Hun onderzoek naar supernova's - ontploffende sterren - toonde aan dat het heelal zich steeds sneller uitbreidt.
- 2010: De in Rusland geboren Nederlandse natuurkundige Andre Geim en zijn Russisch-Britse collega Konstantin Novoselov krijgen de prijs voor hun onderzoek naar de eigenschappen van grafeen.
- 2009: Charles Kao (Chinees-Brits) krijgt de prijs voor zijn pionierswerk op het gebied van glasvezelcommunicatie. Willard Boyle (Canadees-Amerikaan) en George Smith (VS) zijn de grondleggers van de CCD-beeldsensor, die in digitale camera's wordt gebruikt.
- 2008: Makoto Kobayashi en Toshihide Maskawa (Japan) en Yoichiro Nambu (VS) voor baanbrekend onderzoek naar quarks, elementaire deeltjes.
- 2007: Albert Fert (Frankrijk) en Peter Grünberg (Duitsland) voor hun onderzoek naar de effecten van magnetische velden. Door hun ontdekkingen konden de harde schijven van computers fors worden verkleind.
- 2006: John Mather en George Smoot (VS) voor hun onderzoek naar de kosmische achtergrondstraling, de restanten van de oerknal waarmee het heelal bijna 14 miljard jaar geleden ontstond.
- 2005: Roy Glauber (VS) voor zijn onderzoek naar het gedrag van lichtdeeltjes; John Hall (VS) en Theodor Hänsch (Duitsland) voor hun onderzoek op het gebied van op laser gebaseerde precisiespectroscopie.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@volkskrant.nl.