ในปี 2557 สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งประเทศสวีเดนในพระบรมราชูปถัมภ์ (The Royal Swedish Academy of Sciences)ได้ประกาศว่าผู้ได้รับรางวัลโนเบลประจำปีนี้คือสามนักวิทยาศาสตร์ อิซามุ อะคาซากิ,  ฮิโรชิ อามาโนะ และชูจิ นาคามูระ สำหรับ "การประดิษฐ์ไดโอดเปล่งแสงสีน้ำเงินที่มีประสิทธิภาพและเป็นแหล่งกำเนิดแสงขาวที่สว่างไสวและประหยัดพลังงาน"

          ไดโอดเปล่งแสง (Light Emitting Diode) ก็คือสิ่งที่เราเรียกกันโดยทั่วไปว่า LED ซึ่งอยู่ในสมาร์ทโฟนและหน้าจอคอมพิวเตอร์ เป็นแหล่งกำเนิดแสงสร้างขึ้นมาจากสารกึ่งตัวนำ ความจริงแล้ว LED ถูกคิดค้นขึ้นมาได้ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1927 อีกสามสิบห้าปีต่อมา LED ที่เปล่งแสงที่มีความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่าคือแสงสีแดงก็ถูกประดิษฐ์ขึ้นโดย Nick Holoyak, Jr. ตามด้วย LED สีเขียว ที่ดูจะปราบเซียนและยากที่สุดก็คือ LED ที่เปล่งแสงสีน้ำเงินซึ่งกว่าจะทำสำเร็จขึ้นมาได้ก็คือใน ค.ศ. 1994 และการมาถึงของ LED เปล่งแสงสีน้ำเงินก็ทำให้การสร้าง LED ที่เป็นแหล่งกำเนิดแสงขาวแบบประหยัดพลังงานเป็นไปได้ในที่สุด ด้วยพลังงานไฟฟ้าที่เท่ากัน หลอดไฟ LED สามารถสร้างแสงสว่างได้มากกว่าหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ 4 เท่าและมีอายุการใช้งานมากกว่าถึง 10 เท่า

          ในทวีปแอฟริกา ตะเกียงนับล้านที่สร้างขึ้นโดยใช้ไดโอดเปล่งแสงและพลังงานแสงอาทิตย์ถูกใช้งานแทนที่ตะเกียงน้ำมันก๊าดที่สร้างมลพิษ

          "LED เปล่งแสงสีน้ำเงินเพิ่งเกิดขึ้นมาได้เพียงแค่ 20 ปี แต่มันก็ทำให้การสร้างแสงขาวเป็นไปได้ในรูปแบบใหม่และเป็นประโยชน์กันพวกเราทุกคน" สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งประเทศสวีเดนในพระบรมราชูปถัมภ์ยืนยัน

                                             

               ไดโอดเปล่งแสง (LED) สีเขียว สีแดงและสีน้ำเงิน                  ศาสตราจารย์อิซามุ อะคาซากิ หนึ่งในสามผู้ได้รับ
      ที่ประดิษฐ์ขึ้นมาได้ลำบากยากเย็นก็คือไดโอดเปล่งแสงสีน้ำเงิน       รางวัลโนเบลจากการประดิษฐ์ LED ให้แสงสีน้ำเงิน


          บทความวันนี้ก็เลยจะขออุทิศให้กับนักวิทยาศาสตร์ผู้ประดิษฐ์ LED เปล่งแสงสีน้ำเงินที่ปราบเซียน โดยจะขอเรียงลำดับตามอาวุโส เริ่มจากศาสตราจารย์อิซามุ อะคาซากิแห่งมหาวิทยาลัยเมียวโจและมหาวิทยาลัยนาโกยา ด้วยความอาวุโสคือมีอายุถึง 82 ปี จึงขออนุญาตเรียกศาสตราจารย์อะคาซากิแบบง่าย ๆ ว่า "อาจารย์ปู่"

          อาจารย์ปู่เกิดในวันที่ 30 มกราคม ค.ศ. 1929 เป็นคนคาโกชิมะ จบปริญญาตรีจากมหาวิทยาลัยเกียวโตเมื่อ 62 ปีที่แล้ว ถึงจะได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์แต่จริง ๆ แล้วอาจารย์ปู่จบปริญญาเอกทางด้านวิศวกรรมศาสตร์จากมหาวิทยาลัยนาโกยา (ซึ่งก็เป็นที่ทำงานที่อาจารย์ปู่สร้างความก้าวหน้าให้กับการประดิษฐ์ LED เปล่งแสงสีน้ำเงินได้ในเวลาต่อมา) อาจารย์ปู่เริ่มสนใจและทำวิจัยอย่างจริงจังเกี่ยวกับ LED เปล่งแสงสีน้ำเงินโดยใช้แกลเลียมไนไตรด์ตั้งแต่ปลายทศวรรษที่ 1960

          "ตอนนั้นเลเซอร์ถูกประดิษฐ์ขึ้นมาแล้ว แต่การพัฒนาอุปกรณ์เปล่งแสงสีน้ำเงินที่ใช้ได้จริงก็ยังไม่เกิดขึ้น" อาจารย์ปู่เล่าในระหว่างการให้สัมภาษณ์เมื่อถูกถามว่าทำไมถึงมีกำลังใจที่จะทำให้สิ่งที่คนอื่น ๆ ทำไม่สำเร็จ "ผมก็เลยอุทิศตัวเองให้กับการปลูกคริสตัล และการพัฒนา p-N junction ของแกลเลียมไนไตรด์"

          ที่สถาบันวิจัยมัตซูชิตะในโตเกียว (ที่ทำงานของอาจารย์ปู่ในเวลานั้น) อาจารย์ปู่ค่อย ๆ พัฒนาคุณภาพของแกลเลียมไนไตรด์ขึ้นไปเป็นลำดับและตัดสินใจว่าจะใช้วิธี Metal Organic Vapor Phase Epitaxy (MOVPE) ในการปลูกแกลเลียมไนไตรด์ ต่อมาอาจารย์ปู่เลือกที่จะคืนสู่เหย้ากลับไปที่มหาวิทยาลัยนาโกยาในปี 1981 แต่ถึงจะเปลี่ยนที่ทำงานแต่อาจารย์ปู่ยังไม่เปลี่ยนโปรเจ็ค ยังไม่เปลี่ยนใจเกี่ยวกับเรื่องการพัฒนาแหล่งกำเนิดแสงสีน้ำเงิน ยังมุ่งมั่นที่จะปลูกแกลเลียมไนไตรด์ของ He ต่อไป

          ใน ค.ศ. 1985 มากกว่ายี่สิบห้าปีนับจากครั้งแรกที่อาจารย์ปู่เริ่มยุ่งเกี่ยวกับแกลเลียมไนไตรด์ กลุ่มวิจัยของอาจารย์ปู่ก็ปลูกแกลเลียมไนไตรด์คุณภาพสูงบนแผ่นรองรับที่ทำจากไพลินได้สำเร็จ เป็นผู้บุกเบิกเทคโนโลยีการสร้าง Buffer Layer ที่อุณหภูมิต่ำ แกลเลียมไนไตรด์คุณภาพสูงของอาจารย์ปู่ทำให้การสร้าง LED เปล่งแสงสีน้ำเงินเป็นไปได้

                                                       

             LED เปล่งแสงสีน้ำเงิน สิ่งประดิษฐ์เปลี่ยนโลก        สถาบันอะคาซากิ มหาวิทยาลัยนาโกยา เกิดขึ้นใน ค.ศ. 2006 
                  
จากความพยายาม 30 ปีของอาจารย์ปู่                 สร้างขึ้นโดยใช้เงินจากค่าลิขสิทธิ์สิ่งประดิษฐ์ของอาจารย์ปู่ 

          เบื้องหลังความ"ดื้อ" ยี่สิบห้าปีของอาจารย์ปู่ ถ้าให้เดา นอกจากความรักในสิ่งที่ตัวเองทำในระดับมหาศาลแล้ว อาจจะมีความสามารถในการปล่อยวางและความเป็นผู้ใหญ่ในระดับไม่ธรรมดาซ่อนอยู่อีกด้วย และในที่สุด ห้าปีต่อมา กลุ่มวิจัยนี้ก็ทำให้แกลเลียมไนไตรด์เปล่งแสงที่อุณหภูมิห้องได้ใน ค.ศ. 1990 ฮิโรชิ อามาโนะ ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์อีกคนก็เคยเป็นนิสิตปริญญาเอกของอาจารย์ปู่

          อาจารย์ปู่ใช้เวลามากกว่า 30 ปีในการพัฒนา LED เปล่งแสงสีน้ำเงินและเป็นเวลาอีก 20 ปีกว่าจะได้รับรางวัลโนเบลจากสิ่งประดิษฐ์นี้ ผลงานยิ่งใหญ่ต้องใช้เวลา(คือใช้เวลาทั้งในการทำและใช้เวลาในการที่โลกนี้จะปรบมือให้ในระดับที่สมควรได้รับ) เอาจริงและใจสู้ขนาดนี้ คอลัมน์นี้ก็ขอแสดงความยินดีกับอาจารย์ปู่อิซามุ อะคาซากิด้วยค่ะ

แหล่งอ้างอิง

[1] http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2014/press.html

[2] http://www.nytimes.com/2014/10/08/science/isamu-akasaki-hiroshi-amano-and-shuji-nakamura-awarded-the-nobel-prize-in-physics.html?_r=0

[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode

[4] http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2014/akasaki-facts.html

[5] http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2014/akasaki-telephone.html

[6] http://www.businessinsider.com.au/physics-nobel-prize-is-about-more-than-just-a-better-light-bulb-2014-10

[7] http://en.nagoya-u.ac.jp/about_nu/facilities/akasaki/index.html

เครดิตภาพ

[1] http://www.moneycontrol.com/news/current-affairs/japanese-american-win-2014-nobel-prize-for-physics_1197575.html

[2] http://www.techlinea.com/wp/?p=16

20090312082405panaddadechadilok

บทความโดย

อ.ดร. ปนัดดา เดชาดิลก

อาจารย์ประจำภาควิชาฟิสิกส์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย