. - Các giải Nobel....

16/10/2014

I – Nobel vật lý học năm 2014 tưởng thưởng các nhà phát minh LED xanh dương

Ba nhà khoa học Nhật, thứ ba 8 tháng 10 năm 2014, đọat giải thưởng Nobel Vật lý học-Physics . Một người, Shuji Nakamura 60 tuổi, hiện là giáo sư Đại học UC Santa Barbara, Ca Li – Hoa Kỳ và hai ông Isaki Akasaki 85 tuổi và Hiroshi Amano 54 tuổi, tốt nghiệp viện đại học Nagoya Nhật. Họ họa kiểu ra điôde phát ra ánh sáng LED xanh dương – light emitting diode , nối kết thiếu chờ đợi từ lâu, vào thập niêm 1990, đã giúp mở đường cho việc thắp sáng bằng LED ( chúng tôi đã nêu ra ở bài thơ khảo luận tỉnh Khánh Hòa- Nha Trang – Cam Ranh – huyện Hoàng Sa) rất hửu hiệu năng lượng.

Vậy chớ LED Xanh dương là gì đây ?

Ở hình đính kèm :

1- Một đơn vị LED gồm nhiều lớp các vật liệu bán dẫn- semiconducting materials. Khi đưa điện vào , các điện tính - charges âm hay dương từ các lớp vật liệu, sẽ tái phối hợp và tạo ra năng lượng dưới các dạng quang tử- protons.

2- Các diodes đỏ hay xanh lục đã được phát minh vào những thập niên 1950 và 1960. Nhưng phải thêm 3 thập niên nữa, các nhà khoa học mới phất triễn ra được một vật liệu căn bản là những tinh thể gallium nitride crystals, có khả năng phát ra ánh sáng xanh dương.

3- Phối hợp diodes đỏ, xanh lục và xanh dương, các đèn LED có thể tạo ra ánh sáng trắng, sử dụng ít năng lượng hơn nhiều. Hửu hiệu được đo lường bằng lumens - lm cho mỗi watt -W. Đèn dầu là 0.1 lumen-lm /W ; Bóng đèn nóng sáng là 16 lm/W; Đèn huỳnh quang, Fluorescent lamp là 70 lm / W ; Đèn LED là 300 lm /W .

Nakamura , giáo sư ngành vật liệu và ngành công nghệ điện, computer tại học xá Isla Vista cho biết là các ánh sáng LED kéo dài thời gian thắp sáng 25 lần hơn các bóng đèn nóng sáng – incandescent light bulbs , đã được Thomas Edison phổ thông . Chúng cũng sử dụng năng lượng 75-80% ít hơn các bóng đèn cỗ truyền bị mất đi 90% năng lượng vì nhiệt lượng – heat . Do đó các bóng đèn kiểu cỗ dùng rất tốt ở Lò Dễ Nướng – Easy Bake Oven, nhưng lại tỏ ra một phương cách tồi tệ thắp sang. Thaáng giêng năm 2015, chaánh phủ Hoa Kỳ bắt đầu giai đọan cuối loại bỏ các bóng đèn nóng sáng, không còn có phép chế tạo ở Hoa Kỳ nữa, vì chúng không còn thỏa mãn các mẩu mực hửu hiệu năng lượng. Các chức quyền Nobel viết, khi tuyên bố giải thưởng là: “bóng đèn nóng sáng thắp sáng thế kỷ 20, nhưng thế kỷ thứ 21 sẽ thắp sáng bằng các đèn LED.”

Akasaki nói là khảo cứu của ông thường bị xem là không có kết quả thế kỷ thứ 20 . Nhưng ông không bao giờ cảm nghĩ như thế và ông đã làm những gì ông muốn làm. Hiện ông họat động cho cả hai Viện đại học Meijo University và Viện Đại Học Nagoya University ở Nhật bổn. Như đã nói trên các diodes phát ánh sáng, dùng các bán dẫn để tạo ra các hạt tử ánh sáng. Những diodes đầu tiên được làm ra vào các thâp niên 1950 và 1960 ở những làn sóng ánh sáng dài hơn , nghĩa là hồng nội – infrared và đỏ. Sau đó vài năm là các làn sóng ngắn hơn là vàng và xanh lục. Nhưng làn sóng nhìn thấy được chiều dài ngắn nhất là xanh dương lại lẫn tránh tài tình. Không có xanh dương hầu pha trộn cùng các làn sóng đỏ và xanh lục thì không làm được ánh sáng trắng. Tạo ra diodes xanh dương không phải dễ dàng đâu. Nó đòi hỏi một vật liệu dừng được ở những lớp bán dẫn kẹp nhau – sandwich layers để tạo ra ánh sáng từ điện.

Akasaki và Amano nguyên là sinh viên cao học của Akasaki tại Viện Đại học Nagoya , tụ điểm vào một vât liệu hứa hẹn tên gọi là gallium nitrit . Nhưng có một trở ngại đáng kể : các tinh thể lớn rất chậm và vật liệu phải hết sức thuần khiết và không có khuyết tật nào cả. Nakamura lúc đó ở Nichia Chemicals tại Tokushima , Nhật Bổn cũng dạng họat động trên gallium nitrít dang vị các nhà quản trị công ty chê trách, cho rằng nhà khoa học xài phí tiền bạc mà không đem lại kết quả gì cả. Trong khi các nhà khảo cứu khác rời bỏ gallium nitrít và dùng những vật liệu ít cầu kỳ hơn, Nokamura vẫn đeouổi gallim nitrít. That phải có ý chí mạnh mẽ không làm những gì ng kẻ khác đang làm và tiếp tục dù trải qua nhiềuhất bại , theo lời của Christian Wetzel , một nhà vật lý học tại Viện Bách khoa Rensselaer ở Troy, New York.

Cuối cùng , hai nhóm phát triễn ra những phưong pháp khác biệt nuôi lớn những tinh thể gallium nitrit . Nakamura rời Nhật, gia nhập UC Santa Barbara năm 2000 . Năm 2001, Hảng Nichia kiện Nakamura là đã vi phaạm bí mật thương mãi. Nhà khoa học kiện lại, đòi hơn 200 đô la Nakamura đã được trả tiền cho phát minh của mình. Năm 2005, đôi bên thỏa thuện, hảng chịu trả cho Nakamura 8.1 triệ u đô la .

Ánh sáng LED xanh dương ít năng lượng đến nổi chúng có tiềm năng chạy môt pannen mặt trời kích thước một quyễn sách trên mái nhà, theo lời nhà vật lý học Fred Dylla , giám đốc điều hành Viện Vật Lý học Mỹ. Chúng đặc biệt thích hợp cho ai ở nơi xa xăm không tới được mạng lưới điện. Đúng là một phát minh huyền diệu giúp cải thiện đời sống con người. Thật thế, ánh sáng LED đã tỏ ra là một công cụ lớn hổ trợ giáo dục ở nhiều nơi Châu Phi, cống hiến cho con trẻ một nguồn ánh sáng học đêm. Nakamura nói rằng các ánh sánh này rất thích hợp cho các quốc gia chậm tiến , một phần vì chúng rẽ tiền để họat động. Chúng cũng không làm thay đổi khí hậu , không phát thải carbon dioxide . Chúng tiết kiệm tài nguyên… Một ánh sáng LED kéo dài cả một đời người, mãi mãi không thôi…David Bisi một sinh viên cao học ở nước Ý, nói rằng các người đọat giải thưởng Nobel, thường được công nhận công trình lý thuyết , nhưng giải thưởng vật lý năm2014 là cái gì mọi người ai nấy đều có thể liên hệ tới. Đáng nêu lên là LED xanh dương gíup biến các điện thoại thông mình- smartphones thành đèn pin – flashlights và giúp cho các đĩa Blu- Ray tồn trữ mọi dữ liệu cần thiết chiếu một phim xi nê định nghĩa cao- high definition .

II- Giải Nobel Hóa Học 2014 tưởng thưởng 3 nhà khoa học, mở cửa sổ cho nghiên cứu tế bào kích thước na nô

Đó là William Moerner, 61 tuổi, thuộc Viện đại học Stanford- Ca Li ,Hoa Kỳ, Eric Betzig, 54 tuổi, Ký túc xá Janiella Research Campus Viện Y khoa Howard Hughes Medical Institute ở Ashburn, bang Virginia – Hoa Kỳ và Stefan Hell, 51 tuổi giám đốc ở Viện Max Plank Institute về ngành Hóa Học sinh vật lý ở Goettingen – Đức Quốc. Công trình đột phá của họ đưa ngành kính hiển vi quang học – optical microscopy tới kích thước na nô, theo lời Viện Hàn Lâm Thụy Điển.

Tưởng thưởng được xem như là một công nhận mau lẹ cho công trình nằm ở ngã tư của hóa học, vật lý học và sinh học . Tưởng thưởng cũng đánh dấu lần thứ hai trong 6 năm viện nhìn nhận khảo cứu sinh hóa học liên quan đến các phân tử huỳnh quang, đã giúp soi sáng cách nào các gen(es ) xây đắp proteins , cách nào HIV ( virus bệnh mất đề kháng bẩm sinh Aids, Sida ) lây nhiễm các tế bào và cách nào những protêins bất thường tích tụ trong nảo, dẫn tới các bệnh như Parkinson ( run rẫy tay chân .. ) , Alzheimer ( mất trí nhơ đên lọan … ) và Huntington (hư dần dần tế bào nảo -nơ ron làm đi đứng khó khăn, mất khả năng trí thức, rối lọan xúc động …). Mọi tiến bộ thảy đều dựa trên một protêin cách ly từ một lòai sứa - jellyfish trôi nổi quanh các đại dương sâu thẳm, khỏang chừng 160 triệu năm qua. Viện Thụy Điển đã tưởng thưởng, cách đây 6 năm, 3 nhà khoa học đã khám phá ra và phát triễn protein hùynh quang xanh lục, giúp mở rộng cách sử dụng . Moerner và Betzig dùng các phân tử cá nhân này như thể những nguồn ánh sáng bé tí xíu , trên các cơ cấu bên trong tế bào. Chúng là những đèn hiệu nhỏ hay đèn pin. Chúng tôi, Moerner và Betzị, dùng ánh sáng từ các phân tử này để nói cho chúng tôi biết chi tiết chính xác nơi cơ cấu phát sinh.

Tiến tới đích ở những cơ cấu nhỏ bé như vậy, từ lâu đã bị các đặc tính của ánh sáng nhìn thấy được giới hạn. Nhiều phương pháp đã bỏ qua giới hạn nhiễu sạ - diffraction này của các kính hiển vi quang học , đặc biệt bằng cách dùng các tia – X rays hay các electrons – điện tử âm. Nhưng các mẩu hoặc phải ở dạng tinh thể hoặc phải giết chết, cắt lát mỏng và đặt ở một chân không – vacuum. Phương pháp hiển vi hùynh quang siêu phân giải, do các nhà đọat giải thưởng mI tiền phong chế tạo, cung cấp những thay thế- lựa chọn, giúp các nhà khảo cứu khỏi cần tháo mở nếp xếp, quan sát các tiến trình sinh học kích thước nanô . Tom Barton, Chủ Tịch Hội Hóa Học Hoa Kỳ nói: “ đúng là một khoa học mới cho một Giải Nobel”. Hell phát triễn phương pháp căn cứ trên lasers để kiểm sóat huỳnh quang năm 2000 và Betzig đã dùng một lọai hiển vi duy nhất chỉ một phân tử, lần đầu tiên năm 2006, theo Viện Hàn Lâm . Còn đột khởi của Moerner trải dài từ cuối thập niên 1980 đến những năm gần đây.

Cuối thập niên 1990, khi đang làm việc ở UC San Diego – Nam Ca Li , Hoa Kỳ, Moerner đã ngạc nhiên thấy các protein sứa nhảy vọt quanh tần số quang phổ . Ông nói rằng những lọai ngạc nhiên này đưa tới vài điều thật là quan trọng khiến Ủy Ban Nobel phải nhìn nhận. Moerner khởi sự công trình ở các cơ cở khảo cứu của IBM tại Thung lũng Silicon, nhắm mục tiêu cải thiện tồn trữ quang học, và nới rộng thêm nó ở UC San Diego và Stanford. Betzig, một nhà vật lý học và một kỷ sư, theo một lối đi ít trực tiếp hơn. Ông rời bỏ công việc khảo cứu ở La Bô Bell hầu giúp cha tự động hóa một tiệm máy móc ở bang Michigan, theo lời Viện Howard Hughes, nơi ông họat động từ 2006. Nhưng ông thường trở lại vấn đề khúc mắt về giới hạn của phương thức hiển vi , có khi đang trôi nổi trên một tàu thuyền ở hồ Hi land Lake – Michigan, mang theo không gì nhiều hơn một máy vi tính để đùi – laptop và một cặp ý kiến thật hay, thật tốt. Hell đã làm việc tại viện Max Planck từ 1997. Ông nói đã bị khoa học lôi cuốn, từ khi còn ở trung học. Hiểm nguy nhất cho sự nghiệp ông là đã cá cuộc về một độ phân giải - resolution vượt quá rào cản nhiễu xạ. Cuối cùng ra, tuồng như mọi việc suông sả và ông đã được minh oan . Cả 3 nhân vật sẽ chia sẽ 1.1 triệu đô la, ngày 10 tháng 12 ở thủ đô Stockhom.

( Irvine , Nam Ca Li- Hoa Kỳ, ngày 12 tháng 6 năm 2014)