La scoperta dei LED ha talmente rivoluzionato il mondo dell’illuminazione e del risparmio energetico, che è valsa ai suoi inventori il Premio Nobel per la Fisica del 2014. Gli studi per renderla una tecnologia sempre più efficiente ed economica vanno avanti. L’ultima novità arriva dalla svedese Università di Aalto: sarebbero stati scoperti nuovi materiali che possono rendere i LED più efficienti ed economici. La ricerca è appena stata pubblicata su The Journal of Supercritical Fluids.

Il ricercatore post-dottorato Sami Suihkonen, insieme ad un gruppo di ricerca dell’Università della California, Santa Barbara, guidato dal Premio Nobel per la Fisica Shuji Nakamura e dal ricercatore post-dottorato Siddha Pimputkar, ha analizzato il comportamento di 35 metalli, 2 metalloidi e 17 diversi materiali ceramici nel processo di sviluppo del nitruro di gallio (GaN) che avviene in un reattore ammonotermale, con processo simile a quello idrotermale utilizzato nella produzione di quarzo, solo che al posto dell’acqua è presente ammoniaca liquida.

Nel reattore la pressione raggiunge 2.500 volte quella atmosferica e le temperature sono molto elevate. Si creano perciò delle condizioni limite che sono una vera sfida per i materiali che vi vengono utilizzati. Negli esperimenti si è fatto ricorso a 3 differenti composizioni chimiche dei fluidi supercritici riscaldati ad una temperatura di 572 gradi Celsius.

Si è visto che vanadio, niobio e carburo di tungsteno sono tutti e tre stabili nei fluidi utilizzati, mentre la lega nichel-cromo comunemente utilizzata nei reattori, tollera la soluzione supercritica di ammoniaca, ma non resiste agli effetti delle miscele che comprendono anche l’aggiunta di soluzioni di ammonio e cloro o di ammonio e sodio. In particolare per ammonio e sodio l’argento è risultato il materiale più adatto, per ammonio e cloruro il migliore era il nitruro di silicio e i metalli nobili.

Secondo Suihkonen sostituire i materiali attualmente utilizzati comporterebbe la riconfigurazione del processo di produzione, con la realizzazione di reattori più robusti. Questo però permetterebbe la produzione di GaN di qualità superiore, cioè contenente un minor numero di difetti cristallini. Si avrebbero così LED di qualità migliore perché riuscirebbero a produrre più luce a parità di superficie.

Anche il calore prodotto dalle lampade sarebbe inferiore e richiederebbe di conseguenza elementi di raffreddamento più piccoli. Tutto ciò si tradurrebbe quindi in prezzi inferiori sul mercato.

La scoperta non è importante solo per il mondo dell’illuminazione, ma anche per quello dell’elettronica, perché questi materiali potrebbero rivoluzionare il settore dell’elettronica di potenza, che coinvolge il funzionamento di alimentatori e convertitori, oltre che dei veicoli elettrici.

16 dicembre 2015
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