La lumière LED bleue a rendu la vie difficile aux scientifiques pendant des années : elle a été la dernière à être produite

Aujourd'hui, trouver la lumière LED que l'on souhaite n'est certes pas un problème, mais ce n'était pas du tout le cas dans le passé : la création des lumières LED bleues a demandé un travail considérable, à tel point qu'elle a valu à ses inventeurs le prix Nobel. Voici pourquoi.

Lumière LED bleue, une longue attente

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Les diodes électroluminescentes, plus communément appelées LED, ont représenté une avancée majeure dans le domaine de l'éclairage, exploitant la technologie des dispositifs électroniques à semi-conducteurs pour produire de la lumière. Les diodes produisent des photons lorsqu'elles sont traversées par un courant électrique, offrant une alternative valable aux ampoules traditionnelles et transformant une plus grande quantité d'énergie électrique en lumière, en plus d'être nettement plus durables. En effet, une ampoule LED blanche convertit plus de 50% de l'électricité utilisée en lumière.

L'intensité et la couleur de la lumière peuvent être manipulées, mais si les autres teintes ont été relativement simples à réaliser, c'est le bleu qui a mis à rude épreuve la patience des experts. Jusqu'à ce que trois scientifiques réussissent l'exploit, remportant le prix Nobel de physique. Le bleu était en effet le dernier élément manquant pour produire la lumière LED de couleur blanche, ce qui a rendu possible son utilisation dans les écrans d'appareils électroniques tels que les PC et les smartphones, en plus d'être beaucoup plus écologique que les ampoules standard. C'est grâce aux physiciens Hiroshi Amano et Isamu Akasaki, ainsi qu'à l'ingénieur Shuji Nakamura, que cette dernière étape a été rendue possible.

Prix Nobel décerné à trois scientifiques pour la découverte de la lumière LED bleue

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Les LED bleues ont également été utilisées individuellement, ce qui a conduit au développement de nouvelles technologies ne tenant compte que de cette couleur, mais leur invention a permis de compléter le spectre RVB, rouge-vert-bleu, sans lequel les écrans LED en couleur et blancs n'auraient pas pu exister. Le prix Nobel décerné aux trois inventeurs s'est accompagné des mots : "Les ampoules à incandescence ont illuminé le 20e siècle ; le 21e siècle sera illuminé par les lampes LED."

Cela est certainement vrai, mais pourquoi la LED bleue a-t-elle demandé autant d'efforts et d'attente avant de devenir une réalité ?

Les LED rouges et vertes ont été produites dans les années 1950 et 1960, dans la période qui a suivi la diffusion des téléviseurs couleur à tubes cathodiques. Les premiers dispositifs émettaient des lasers qui ne fonctionnaient que s'ils étaient plongés dans de l'azote liquide, produisant également des infrarouges, mais personne n'était encore capable de générer du bleu, qui nécessitait des substances chimiques, y compris des cristaux particuliers qui n'étaient pas encore fabriquables en laboratoire. Cependant, il semblait plutôt évident que l'étape suivante serait l'avènement de la télévision LED, et ainsi la Radio Corporation of America a chargé ses scientifiques de travailler à la création de la LED bleue, pouvant puiser dans un budget illimité.

Cependant, quelque chose a mal tourné : en 1972, la lumière bleue a été créée, brevetée en 1974, mais sans aucun développement, car la RCA a dû fermer en raison de problèmes financiers.

Le tournant dans la création de la lumière LED bleue : le nitrure de gallium

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Quoi qu'il en soit, les trois scientifiques ont réussi à offrir au monde la lumière LED bleue, utilisée ensuite pour stimuler une substance chimique fluorescente dans l'ampoule, la transformant en lumière blanche. Isamu Akasaki et Hiroshi Amano ont collaboré à la production de nitrure de gallium, un matériau présent dans de nombreuses couches de la LED bleue mais qui jusqu'alors avait rencontré de nombreux obstacles dans la création de la lumière bleue. Les LED rouges et vertes utilisaient quant à elles du phosphure de gallium, plus facile à réaliser. Le mérite des deux physiciens a été de découvrir comment ajouter des substances chimiques aux semi-conducteurs de nitrure de gallium pour une émission de lumière efficace.

Shuji Nakamura a également travaillé à la création de nitrure de gallium, découvrant pourquoi les semi-conducteurs produits avec ce matériau s'illuminent lorsqu'ils sont traités avec des substances chimiques spécifiques. Ainsi, le spectre RVB a enfin été complété, conduisant à la création de la lumière blanche et de toutes les autres qui illuminent efficacement les écrans et les structures dans une large gamme d'utilisations : à partir de ce moment-là, le reste appartient à l'histoire.