Nedokážeme si bez nich představit moderní domácnost, průmyslové haly ani displeje našich chytrých zařízení. Energeticky úsporné LED diody dnes dominují trhu s osvětlením a elektronikou. Víte ale, komu za tento revoluční objev vděčíme? Americký elektrotechnik Nick Holonyak Jr. se navždy zapsal do historie tím, že jako první sestrojil polovodičovou laserovou diodu vyzařující viditelné světlo.
Nick Holonyak Jr. (narozen 3. listopadu 1928, zemřel 18. září 2022) byl vynikající americký inženýr v oboru elektroniky. Je známý především díky svému vynálezu a vůbec první demonstraci polovodičové laserové diody z roku 1962, která emitovala viditelné světlo. Toto unikátní zařízení se stalo přímým předchůdcem první generace komerčních světlo emitujících diod (LED).
Od těžké práce na železnici ke špičkové elektrotechnice
Příběh tohoto geniálního vynálezce začíná ve městě Zeigler ve státě Illinois, kde se narodil rusínským imigrantům. Jeho otec tvrdě pracoval v uhelném dole. Nick Holonyak Jr. se stal vůbec prvním členem své rodiny, kterému se dostalo formálního vzdělání.
Pochopení toho, čím se chce v životě skutečně živit, nepřišlo samo od sebe. Holonyak kdysi odpracoval 30 hodin v kuse na illinoiské centrální železnici, než si plně uvědomil, že život plný těžké fyzické dřiny není tím, co by si přál, a že dá raději přednost škole. Jak později trefně poznamenal deník Chicago Tribune, spolehlivé polovodičové lasery, které jsou dnes klíčové pro čtečky čárových kódů a spoustu dalších zařízení, vděčí za svou existenci částečně i nesmírně náročnému pracovnímu nasazení, kterému byly před desetiletími vystaveny železniční čety.
Na University of Illinois úspěšně získal bakalářský (1950), magisterský (1951) i doktorský (1954) titul v oboru elektrotechniky. Významné je, že zde byl historicky prvním doktorandem Johna Bardeena (dvojnásobného držitele Nobelovy ceny).
Zlomový objev v laboratořích General Electric
V letech 1957 až 1963 působil Holonyak jako vědec v pokročilé polovodičové laboratoři společnosti General Electric nedaleko města Syracuse ve státě New York. Právě zde, 9. října 1962, vynalezl, vyrobil a úspěšně předvedl první laserovou diodu na viditelné světlo.
Pro svůj vynález tehdy nechal vyrůst krystaly slitiny GaAsP. Tento průkopnický materiál, GaAsP, byl následně použit pro výrobu první generace komerčních LED diod, které na trh dorazily o několik let později. Holonyak měl o potenciálu své práce jasno už od začátku. V únoru 1963 v časopise Reader's Digest odvážně předpověděl, že jeho LED diody nakonec nahradí klasické vláknové žárovky Thomase Edisona. Dnes vidíme, že se jeho slova beze zbytku naplnila – s tím, jak se kvalita a účinnost LED diod neustále zlepšuje, postupně skutečně nahrazují žárovky.
Desítky patentů a tranzistorový laser
V roce 1963 General Electric opustil a vrátil se na svou alma mater, University of Illinois, kde započal dlouhou kariéru profesora a působil zde až do svého odchodu do důchodu v roce 2013. Kromě zavedení III-V slitinové LED diody je Holonyak držitelem 41 patentů.
Mezi jeho další zásadní vynálezy patří:
• Zkratovaný p-n-p-n spínač, který dnes nachází široké uplatnění ve stmívačích světla a v elektrickém nářadí.
• Červený polovodičový laser, běžně nazývaný laserová dioda, který se uplatnil v přehrávačích CD a DVD nebo v mobilních telefonech.
• Tranzistorový laser fungující při pokojové teplotě, jehož vytvoření oznámil ve spolupráci s Miltonem Fengem v roce 2005.
Během svého akademického působení ovlivnil generace inženýrů. Z celkového počtu jeho 60 bývalých doktorandů jich hned deset vyvinulo nová využití pro LED technologii ve společnosti Philips Lumileds Lighting Company v Silicon Valley.
Uznání a kontroverze kolem Nobelovy ceny
Nick Holonyak Jr. za svou neúnavnou práci získal celou řadu nejprestižnějších ocenění. Mezi ty nejvýznamnější patří:
• Národní medaile za vědu (1990) za přínos jakožto jednoho z nejplodnějších vynálezců v oblasti polovodičů.
• Národní medaile za technologii a inovace (2002) za komercializaci LED technologie s aplikacemi do digitálních displejů, automobilového osvětlení a celkového osvětlení.
• Medaile cti IEEE (2003) a Cena královny Alžběty za inženýrství (2021) za vytvoření a vývoj LED osvětlení.
Přes tyto ohromné úspěchy zůstává nezodpovězena jedna otázka. Mnoho jeho kolegů vyslovilo přesvědčení, že si Holonyak za vynález GaAsP laseru a LED diody zasloužil Nobelovu cenu. Holonyak to zpočátku komentoval velmi skromně: "Je nesmyslné si myslet, že vám někdo něco dluží. V konečném důsledku můžeme být rádi, že vůbec žijeme." Svůj postoj ale přehodnotil v říjnu 2014, kdy v reakci na to, že Nobelovu cenu za fyziku obdrželi vynálezci modré LED diody namísto jeho kolegů z výzkumu, prohlásil: "Zjišťuji, že tohle je urážející."
Holonyakův odkaz tu s námi zůstane navždy. Od stabilních průmyslových instalací vyžadujících nekompromisní kvalitu napájecích zdrojů, až po jemnou elektroniku u nás doma – inovace Nicka Holonyaka Jr. osvětlují náš svět dodnes.