Et la lumière fut !

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Et la lumière fut<small class="fine"> </small>!

Le prix Nobel de Physique 2014 récompense trois chimistes des matériaux : Isamu Akasaki, Hiroshi Amano de l’université de Nagoya et Shuji Nakamura aujourd’hui professeur à l’université de Californe, Santa Barbara, mais qui était, à l’époque des travaux couronnés par le jury Nobel, employé dans une petite entreprise chimique de Tokushima, Nichia Chemicals.
Ces travaux du trio de chercheurs concernent la découverte en 1993 et le développement pour la commercialisation de la diode électroluminescente (LED) bleue.

Le principe de la LED [1] est assez simple, certains semi-conducteurs parcourus par un courant électrique émettent de la lumière dont la fréquence, et donc la couleur, est intimement liée à la lacune d’énergie de ce semi-conducteur. Les premières LED à base d’arséniure de gallium (AsGa et son extension AlGaAs) émettaient d’abord dans l’infra-rouge puis dans le rouge ; en ajoutant du phosphore (GaAsP), on émet dans le jaune, et avec le nitrure de gallium (GaN) l’émission est de couleur verte. Bien que sachant que le carbure de silicium (SiC) pouvait dans certaines conditions émettre dans le bleu, mais difficile à synthétiser en raison des hautes températures requises, les chimistes et physiciens se sont cassés les dents pendant 30 ans sur cette couleur. Et pourtant la quête de la reconstitution de la lumière blanche : rouge + vert + bleu, et la mise au point d’un laser bleu émettant vers 480 nm pour la lecture de CD et DVD aux stockages augmentés étaient des objectifs scientifiques et économiques extrêmement motivants.

C’est ce trio de chercheurs japonais aujourd’hui récompensés qui obtinrent les premiers la LED bleue avec le semi-conducteur nitrure de gallium indium (InGaN). Très vite après 1995, le marché des LED s’intensifie, la miniaturisation de ces composants et leur très faible consommation d’énergie leur ouvrent l’éclairage domestique, industriel et urbain, les télécommandes infra-rouge, le rétro-éclairage des écrans plats, les lasers pour les platines CD et DVD.

Le jury Nobel a voulu par ce prix souligner aussi l’importance de la recherche qui induit une rupture technologique celle de l’éclairage, en ajoutant que si le XXe siècle été celui des lampes à incandescence, le XXIe sera éclairé aux LED. C’est un avis un peu risqué compte tenu des ressources mondiales en indium et gallium, et c’est aussi faire fi de l’imagination des chimistes et physiciens qui ont mis au point les OLED ou LED organiques. Déjà intégrés dans les écrans plats avec une meilleure définition que les écrans LCD, la multiplicité des polymères greffés et la richesse des complexes de coordination vont apporter une palette de couleurs et une consommation d’énergie encore abaissée qui augurent bien de nouvelles surprises de l’électroluminescence.

J.C. Bernier
Octobre 2014

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