El po­der de un led

Aun­que se es­pe­ra que los dio­dos emi­so­res de luz mar­quen el ca­mino de la ilu­mi­na­ción y la elec­tró­ni­ca del fu­tu­ro, a la par de sus be­ne­fi­cios exis­te un la­do no tan cla­ro del que los in­ves­ti­ga­do­res aler­tan.

Muy Interesante (Chile) - - SUMARIO - POR SA­RAI J. RAN­GEL

En­té­ra­te có­mo ha evo­lu­cio­na­do la ilu­mi­na­ción led: de usar­se en pe­que­ños dis­po­si­ti­vos, aho­ra alum­bra ciu­da­des en­te­ras.

Par­te I Y se hi­zo la luz

Cuan­do Nick Ho­lon­yak desa­rro­lló el pri­mer dio­do emi­sor de luz (LED, por sus si­glas en in­glés) en 1962, po­cos pen­sa­ron que me­dio si­glo des­pués es­tas pe­que­ñas fuen­tes lu­mi­no­sas re­em­pla­za­rían a la cen­te­na­ria lám­pa­ra in­can­des­cen­te de Edi­son. Pa­ra la ma­yo­ría, un led no era otra co­sa que el fo­co in­di­ca­dor de en­cen­di­do y apa­ga­do en los apa­ra­tos y pa­ne­les de con­trol. Un ful­gor de­ma­sia­do in­sig­ni­fi­can­te co­mo pa­ra pen­sar en ilu­mi­nar nues­tras ciu­da­des con ellos.

Sin em­bar­go, unos po­cos fue­ron ca­pa­ces de vis­lum­brar su ver­da­de­ro po­ten­cial. El mis­mo Ho­lon­yak no du­dó que su te­nue luz in­fra­rro­ja es­ta­ba des­ti­na­da a la gran­de­za, a pe­sar de su po­ca efi­cien­cia y li­mi­ta­da den­si­dad de co­rrien­te, al­go que du­ran­te dé­ca­das res­trin­gió su uso esen­cial­men­te al cam­po de la elec­tró­ni­ca.

Pe­ro en las pos­tri­me­rías del si­glo XX eso cam­bia­ría. Só­lo cin­co años des­pués de la crea­ción del led ro­jo se con­si­guió el de luz ver­de: pa­ra el pri­me­ro se usa­ba ar­se­niu­ro de ga­lio, mien­tras que el se­gun­do se fa­bri­ca­ba con fos­fu­ro de ga­lio co­mo se­mi­con­duc­tor. De ma­ne­ra si­mi­lar a co­mo el co­lor de los fue­gos ar­ti­fi­cia­les es­tá de­ter­mi­na­do por los ele­men­tos quí­mi­cos usa­dos du­ran­te su ela­bo­ra­ción, el de los le­des lo de­fi­nen sus ma­te­ria­les se­mi­con­duc­to­res, un ele­men­to que pue­de com­por­tar­se co­mo con­duc­tor de elec­tri­ci­dad o co­mo un ais­lan­te, se­gún se re­quie­ra. El re­to es en­con­trar aquel con las ca­rac­te­rís­ti­cas ade­cua­das (efi­cien­te, que no se ca­lien­te en ex­ce­so y que pro­duz­ca su­fi­cien­te lu­mi­nis­cen­cia) pa­ra emi­tir el es­pec­tro de luz desea­do.

Con el ro­jo y el ver­de en la mano só­lo res­ta­ba en­con­trar un se­mi­con­duc­tor que pro­du­je­ra azul; su bús­que­da pron­to se con­vir­tió en el san­to grial de la in­ves­ti­ga­ción en le­des. La ra­zón es que al com­bi­nar es­tos tres co­lo­res se ob­tie­ne el blan­co, con lo que es­ta tec­no­lo­gía al fin se po­dría uti­li­zar co­mo fuen­te de ilu­mi­na­ción a gran es­ca­la.

El led es un “in­ven­to fun­da­men­tal que es­tá cam­bian­do rá­pi­da­men­te la for­ma en que lle­va­mos la luz a ca­da rin­cón de los ho­ga­res, la ca­lle y el lu­gar de tra­ba­jo”: Ins­ti­tu­to Es­ta­dou­ni­den­se de Fí­si­ca.

No obs­tan­te, de­cir­lo fue más fá­cil que ha­cer­lo. Tras años de fra­ca­sos, tan­to la in­dus­tria co­mo la aca­de­mia ter­mi­na­ron por con­si­de­rar la crea­ción del led azul co­mo una ta­rea im­po­si­ble. Pa­ra fi­na­les de 1980 ape­nas unos cuan­tos “so­ña­do­res” se­guían en el em­pe­ño. Uno de ellos fue Isa­mu Aka­sa­ki, un in­ge­nie­ro japonés quien, jun­to a su es­tu­dian­te de doc­to­ra­do Hi­ros­hi Amano, ha­bía rea­li­za­do mi­les de ex­pe­ri­men­tos fa­lli­dos bus­can­do al es­cu­rri­di­zo ‘azul’. Na­die pen­só que los in­ves­ti­ga­do­res de la Uni­ver­si­dad de Na­go­ya (Ja­pón) lo lo­gra­rían, mas fi­nal­men­te su per­se­ve­ran­cia rin­dió fru­tos: en 1992 pre­sen­ta­ron al mun­do el pri­mer led que emi­tía luz azul de for­ma efi­cien­te. Les ha­bía cos­ta­do 27 años de tra­ba­jo.

Un lar­go ca­mino

Lo que con­si­guió el éxi­to a Aka­sa­ki y Amano fue que apos­ta­ron por el ni­tru­ro de ga­lio (GaN) co­mo ma­te­rial ba­se de sus le­des cuan­do ya to­dos se ha­bían da­do por ven­ci­dos con él. Le con­si­de­ra­ban la elec­ción de los per­de­do­res, pues bá­si­ca­men­te to­da la in­ves­ti­ga­ción en cuan­to a led azul se ha­bía cen­tra­do en otro: el se­le­niu­ro de zinc. Se tra­ta­ba de un jue­go de to­do o na­da. Sin des­ani­mar­se, el dúo en­ca­ró las de­fi­cien­cias que ha­bían he­cho del GaN un ca­lle­jón sin sa­li­da y al fi­nal lo­gra­ron fa­bri­car pe­lí­cu­las de ni­tru­ro de ga­lio de al­ta ca­li­dad. El led azul era en­ton­ces una reali­dad.

Sin em­bar­go, su mé­to­do era tec­no­ló­gi­ca­men­te im­prác­ti­co e im­po­si­ble de uti­li­zar pa­ra la fa­bri­ca­ción a gran es­ca­la, pe­ro Shu­ji Na­ka­mu­ra, un in­ves­ti­ga­dor que tra­ba­ja­ba pa­ra una me­dia­na com­pa­ñía ja­po­ne­sa de nom­bre Ni­chia y cu­yo tra­ba­jo se cen­tra­ba tam­bién en el ni­tru­ro de ga­lio lo re­sol­ve­ría. Su his­to­ria po­dría ser un buen guion de ci­ne: una em­pre­sa con pro­ble­mas eco­nó­mi­cos con­fía su fu­tu­ro en los hom­bros de uno de sus jó­ve­nes em­plea­dos quien, ape­nas con el mí­ni­mo de re­cur­sos y so­me­ti­do a una pre­sión ex­tre­ma, lo­gra lo im­pen­sa­ble.

Na­ka­mu­ra no só­lo desa­rro­lló por sí mis­mo un mé­to­do más sen­ci­llo y me­nos cos­to­so pa­ra crear pe­lí­cu­las de GaN, sino que ade­más con­si­guió que su pro­to­ti­po de led azul, tam­bién pre­sen­ta­do en 1992, tu­vie­ra una vi­da útil de más de 1,000 ho­ras. Un año des­pués le­ga­ba al mun­do su led ce­les­te, cien ve­ces más bri­llan­te que cual­quie­ra crea­da has­ta en­ton­ces, uti­li­zan­do ni­tru­ro de in­dio y ga­lio du­ran­te el pro­ce­so de fa­bri­ca­ción.

No con­ten­to con eso, en 1996 tam­bién desa­rro­lló el lá­ser azul, cu­ya efi­cien­cia pa­ra el al­ma­ce­na­mien­to de da­tos dio ori­gen al Blu-ray, per­mi­tien­do res­guar­dar has­ta cin­co ve­ces más can­ti­dad de da­tos que los CD. Por su apli­ca­ción, es­te lá­ser se con­si­de­ró por mu­cho más va­lio­so que el led azul. Pe­ro Na­ka­mu­ra vol­ve­ría a sor­pren­der. Na­die ima­gi­na­ba la re­vo­lu­ción que ge­ne­ra­ría la lle­ga­da del led blan­co, pe­ro él con­ven­ció a sus su­pe­rio­res de pro­du­cir­lo agre­gan­do una ca­pa de fós­fo­ro ama­ri­llo a sus le­des azu­les.

In­ven­ción dig­na del No­bel

El res­to es his­to­ria. Bueno, pre­sen­te y se­gu­ro tam­bién se­rá fu­tu­ro; los tres pa­dres del led azul: Isa­mu Aka­sa­ki, Hi­ros­hi Amano y Shu­ji Na­ka­mu­ra fue­ron ga­lar­do­na­dos en 2014 con el Premio No­bel de Fí­si­ca por la in­ven­ción de un efi­cien­te dio­do emi­sor de luz azul que ha per­mi­ti­do el de­sa­rro­llo de fuen­tes de luz blan­ca bri­llan­te más sus­ten­ta­bles.

Al­gu­nos in­clu­so con­si­de­ran que es­te de­sa­rro­llo po­dría ser la solución pa­ra re­du­cir el gas­to ener­gé­ti­co a ni­vel mun­dial, da­do que emi­ten gran can­ti­dad de luz con­su­mien­do 92 por cien­to me­nos ener­gía que los fo­cos in­can­des­cen­tes que tie­nen uso do­més­ti­co y 30% me­nos que la ma­yo­ría de las lám­pa­ras fluo­res­cen­tes que se usan hoy en día. Tan ba­ja es la can­ti­dad de ener­gía que ne­ce­si­tan que pue­den fun­cio­nar uti­li­zan­do só­lo fuen­tes re­no­va­bles, co­mo la luz so­lar.

Par­te de su se­cre­to es que, a di­fe­ren­cia de las lám­pa­ras co­mu­nes que ge­ne­ran luz me­dian­te el ca­len­ta­mien­to de un me­tal o fi­la­men­to al ro­jo vi­vo, o de las aho­rra­do­ras, que lo ha­cen por el cho­que de elec­tro­nes pa­ra ex­ci­tar a los áto­mos que se mue­ven den­tro de un gas –fe­nó­me­nos su­ma­men­te caó­ti­cos en don­de se dis­per­sa bue­na par­te de la ener­gía–, en los le­des el pro­ce­so es bas­tan­te más di­ri­gi­do y or­de­na­do (ver re­cua­dro Así ge­ne­ran su “chis­pa”). “Eso les ayu­da a que sean muy efi­cien­tes –ex­pli­ca a MUY Iván Mo­reno Her­nán­dez, fí­si­co de la Uni­ver­si­dad Au­tó­no­ma de Za­ca­te­cas (Mé­xi­co)–. No hay más fe­nó­me­nos in­vo­lu­cra­dos don­de se pier­da ener­gía co­mo en otras fuen­tes de luz, en que mu­cha se di­si­pa en for­ma de ca­lor.”

Tam­bién ven­cen en cuan­to a du­ra­bi­li­dad. En tan­to que un fo­co tie­ne una vi­da útil de dos años más o me­nos, al­gu­nos le­des pue­den fun­cio­nar has­ta 20 (unas 100 mil ho­ras). La cáp­su­la que con­tie­ne sus com­po­nen­tes es una re­si­na epo­xi muy re­sis­ten­te, lo que los ha­ce bas­tan­te du­ra­de­ros; ade­más, co­mo ca­si no des­pren­den ca­lor, no es co­mún que se fun­dan. Tam­po­co con­tie­nen ma­te­ria­les tó­xi­cos (las lám­pa­ras fluo­res­cen­tes al­ber­gan mer­cu­rio) y pue­den ser re­ci­cla­dos por com­ple­to.

Por to­das esas ca­rac­te­rís­ti­cas, los le­des rá­pi­da­men­te se han con­ver­ti­do en el pa­ra­dig­ma en la in­dus­tria de la ilu­mi­na­ción mo­der­na, arre­ba­tán­do­le su pues­to a las fluo­res­cen­tes. “Pa­ra quie­nes tra­ba­ja­ban con lám­pa­ras aho­rra­do­ras, la lle­ga­da del led blan­co fue un shock”, re­la­ta Mo­reno Her­nán­dez, uno de los pio­ne­ros en in­ves­ti­ga­ción de led en Mé­xi­co. A ini­cios del si­glo XXI la in­dus­tria de los fo­cos in­can­des­cen­tes ha­bía in­ver­ti­do en el de­sa­rro­llo de las nue­vas lám­pa­ras aho­rra­do­ras re­sig­na­da a ser des­pla­za­da por és­tas, pe­ro la re­vo­lu­ción led lle­ga­ría co­mo un te­rre­mo­to y cam­bió por com­ple­to las re­glas del jue­go.

La in­va­sión de los dio­dos

Hoy en día, los le­des blan­cos es­tán prác­ti­ca­men­te en to­das par­tes. Des­de las pan­ta­llas de nues­tros smartp­ho­nes, compu­tado­ras y te­le­vi­sio­res has­ta la in­dus­tria de la ilu­mi­na­ción au­to­mo­triz. Ca­da vez más ciu­da­des al­re­de­dor del mun­do alum­bran sus ca­lles y ave­ni­das con és­tas y, aun­que su pre­cio to­da­vía es al­to en com­pa­ra­ción con otras fuen­tes de luz, mi­llo­nes de ho­ga­res y ofi­ci­nas op­tan por cam­biar sus fo­cos in­can­des­cen­tes y ha­ló­ge­nos mo­vi­dos por el aho­rro a lar­go pla­zo y be­ne­fi­cios pa­ra el am­bien­te que im­pli­can.

Des­de 2012, por ejem­plo, los fo­cos in­can­des­cen­tes de­ja­ron de co­mer­cia­li­zar­se en la Unión Eu­ro­pea, y en sep­tiem­bre pa­sa­do tam­bién arran­có el apa­gón pa­ra las lám­pa­ras ha­ló­ge­nas de uso do­més­ti­co. “Se­rán re­em­pla­za­dos por bom­bi­llas led que, de­bi­do a la in­no­va­ción, se han vuel­to más se­gu­ras, ase­qui­bles y efi­cien­tes ener­gé­ti­ca­men­te”, de­ta­lla la Co­mi­sión Eu­ro­pea en su si­tio elec­tró­ni­co. Su ob­je­ti­vo, afir­man, es li­de­rar la tran­si­ción a fuen­tes de luz no con­ta­mi­nan­te.

Va que arra­sa. El mer­ca­do de dio­dos emi­so­res de luz au­men­tó en más de 10 mil mi­llo­nes de dó­la­res de 2013 a 2015, de acuer­do con da­tos de Sta­tis­ta, y se es­pe­ra que pa­ra 2020 al­can­ce un 61% de pe­ne­tra­ción en el mer­ca­do glo­bal de ilu­mi­na­ción. Pe­ro no hay que es­pe­rar tan­to pa­ra ver una mues­tra de la in­va­sión led: se­gu­ro es­te di­ciem­bre se­rán mi­les de mi­llo­nes los ár­bo­les de na­vi­dad y fa­cha­das en to­do el pla­ne­ta que par­pa­deen gra­cias a es­tas pe­que­ñas y ma­ra­vi­llo­sas lu­ces.

CON ME­DA­LLA ENMANO. Isa­mu Aka­sa­ki (iz­quier­da) jun­to a Hi­ros­hi Amano (de­re­cha), Pre­mios No­bel de Fí­si­ca 2014, re­ci­bie­ron la me­da­lla de ciu­da­da­nos ho­no­ra­rios del gobierno de la pre­fec­tu­ra de Ai­chi (Ja­pón) en 2015.

Newspapers in Spanish

Newspapers from Chile

© PressReader. All rights reserved.