Año con año, a principios del mes de Octubre, son anunciados los ganadores de los Premios Nobel en las áreas de Física, Química, Medicina, Literatura y la Paz, a aquellos individuos que con sus actividades, en sus respectivos campos, han aportado un amplio beneficio a la humanidad. Excepto por el Premio Nobel de la Paz que se entrega en Oslo, Noruega, el resto de los galardonados reciben en Estocolmo, en una ceremonia solemne y de manos de los Reyes de Suecia, tan alta distinción. Este evento se lleva a cabo el 10 de Diciembre de cada año, en el aniversario luctuoso de Alfred Nobel, empresario y filántropo millonario, visionario de esta actividad. Este año, el premio otorgado en el campo de la Física refleja claramente el espíritu de estas condecoraciones.
El pasado martes 7 de Octubre, se anunciaron los ganadores del Premio Nobel de Física 2014: los investigadores japoneses Isamu Akasaki e Hiroshi Amano y el nipón-estadounidense Shuji Nakamura, por haber creado el diodo de luz azul. El primer diodo termoiónico fue desarrollado por John Ambrose Fleming en 1904. Un diodo es un dispositivo electrónico que permite el paso de la corriente eléctrica en una sola dirección. Los diodos termoiónicos estaban formados por un tubo o bulbo al vacío que contenía un filamento y una placa metálica separados entre sí por un pequeño espacio. Cuando el filamento se calentaba al paso de una corriente eléctrica emitía electrones (o iones negativos), los cuales eran colectados por la placa metálica (llamado ánodo), permitiendo el paso de la corriente en ese sentido. Actualmente, los diodos no se construyen con bulbos, sino a partir de capas de distintos materiales semiconductores, es decir, materiales que en ocasiones son conductores de electricidad, y en otras, aislantes, dependiendo de factores físicos externos que son aplicados, como campos eléctricos o magnéticos, radiación, presión y temperatura. A estos dispositivos se les conoce como diodos semiconductores y a las fuentes luminosas generadas a partir de ellos se les denomina Diodos Emisores de Luz o LED, por sus siglas en inglés (Light-Emitting Diode). En los LED's, la electricidad es convertida directamente en luz, contrario a lo que sucede con los focos tradicionales, donde una gran parte de la electricidad aplicada se pierde en forma de calor necesario para encender el filamento incandescente y sólo una fracción de ésta es realmente utilizada en la producción de luz. Los LED, en consecuencia, son más eficientes como fuente de luz, ya que permiten ahorrar más energía incluso que las famosas lámparas incandescentes, donde una descarga eléctrica en un gas se usa para crear calor y emisión de luz.
La tecnología de la iluminación LED permitió desde hace medio siglo el desarrollo de diodos eficientes verdes y rojos, pero sin el azul, no fue posible construir lámparas LED de luz blanca, ya que ello requiere la superposición de la luz de dichos colores primarios. Entonces, con el surgimiento de diodos azules eficientes, finalmente fue posible la creación de fuentes de luz blanca a un consumo bajo de energía eléctrica a partir de LEDs. Una ventaja adicional de los LED es que son mucho más duraderos que las lámparas incandescentes tradicionales y, además, son amigables con el ambiente, pues no contienen mercurio. Todos los dispositivos electrónicos modernos, desde los celulares, computadoras y hasta sistemas de iluminación de algunas grandes ciudades se basan en los LED de luz blanca.
Fue en la década de los 80's cuando Akasaki y Amano, e independientemente Nakamura, se emprendieron en la aventura de desarrollar su diodo, lo que involucró desde la búsqueda de los materiales semiconductores apropiados hasta la invención de la tecnología propia para crear estos pilares de la iluminación moderna. A principios la década de los 90's, los primeros LEDs de luz azul eficientes vieron la luz. Posteriormente, ambos grupos refinaron sus prototipos. Cabe mencionar que a la par de este descubrimiento, los recién galardonados inventaron el láser azul basados en un LED de este color del tamaño de un grano de sal. Esta tecnología se encuentra actualmente en los sistemas Blu-ray.
La tecnología de la iluminación se revolucionó increíblemente en los últimos 20 años gracias al trabajo de los físicos galardonados este año. Ahora contamos con fuentes de luz que pueden producir millones de colores y variar su tono e intensidad como se desee, mediante una computadora. Esto es claro en las marquesinas de anuncios que nos encontramos en centros comerciales, pero también en cualquier dispositivo electrónico del hogar. Computadoras, celulares, tabletas, pantallas LCD, televisores y prácticamente cualquier dispositivo tecnológico actual basa su sistema de iluminación en esta tecnología.
Por otro lado, la iluminación con LED ha contribuido también para apoyar el desarrollo humano. Por ejemplo, en aquellas comunidades donde la red eléctrica es inexistente, con una celda solar basta para tener iluminación LED con un bajo consumo energético. Más aún, la iluminación LED ultravioleta se utiliza también para esterilizar agua contaminada. También, esta tecnología permite el uso de luz artificial para cultivos en invernaderos, sólo por mencionar algunos ejemplos. Estos beneficios a la humanidad, sin duda alguna reflejan cabalmente el espíritu con el que fueron instaurados los Premios Nobel, así que enhorabuena para los galardonados y para nosotros, los beneficiarios de su trabajo.
Dr. Saúl Sánchez Madrigal del Instituto Tecnológico de Colima y el Dr. Alfredo Raya Montaño del Instituto de Física y Matemáticas, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.