15 июня в Петербурге трем ученым была вручена российская премия “Глобальная энергия” (премиальный фонд ее составляет 900 тысяч долларов), которая отныне будет вручаться в России ученым мира за наиболее выдающиеся открытия, разработки и изобретения в области энергии и энергетики.
Золотые медали и дипломы вручил Президент России Владимир Путин. Отныне эта премия, которую по значению можно сравнить с Нобелевской, будет вручаться каждый год в Петербурге (предположительно). Инициатором учреждения Международной энергетической премии — первой и единственной в мире — выступил лауреат Нобелевской премии, вице-президент РАН Жорес Алферов. Он был удостоен Нобелевской премии в 2000 году совместно с Г. Кремером за фундаментальные работы по созданию полупроводниковых гетероструктур, используемых в быстрой и оптоэлектронике.
Член организационного комитета петербургской встречи нобелевских лауреатов профессор Эдуард Тропп вспоминает: “Идея Международной премии, которую вручала бы Россия, пришла Жоресу Алферову после того, как он получил японскую премию Киото”. Список специальностей, по которым выдается Нобелевская премия, достаточно узок. Это — физика, химия, биология и медицина, плюс премия памяти Нобеля за достижения в области экономики. Жорес Алферов наел область очень важную — энергетика. В этой области крупные научные премии не выдавались до сих пор. Сейчас ни для кого не секрет, что человечество испытывает большие проблемы с энергией, и поэтому вполне понятно, что награждать ученых необходимо за исследования, которые приводят к впечатляющим результатам в области сбережения энергии. Жорес Алферов известен своей позицией в области сбережения энергии путем использования полупроводниковых приборов, преобразующих солнечную энергию в электрическую. Потом возникла идея совместить вручение премии “Глобальная энергия” со встречей нобелевских лауреатов. Такая практика проведения нобелевских симпозиумов существует в Швейцарии. В Петербурге собрались 20 нобелевских лауреатов, в основном физиков. В течение недели нобелевские лауреаты будут читать по три лекции на самые различные темы.
Финансовую базу премии “Глобальная энергетика” удалось создать благодаря поддержке ведущих российских энергетических корпораций — ОАО “Газпром”, РАО “ЕЭС России” и НК “ЮКОС”. В Международный комитет по присуждению премии входит 25 авторитетных ученых из 11 стран. Первыми лауреатами премии “Глобальная энергия” стали вице-президент РАН академик Геннадий Месяц и американский ученый, главный управляющий и старший научный сотрудник компании Titan Pulse Sciences Division Ян Дуглас Смит за фундаментальные работы, открывие дорогу принципиально новому направлению — мощной импульсной энергетике.
Премию также получил американский ученый и инженер, профессор Иллинойского университета Ник Холоньяк, на основе разработок которого в 1957 году фирмой General Electric были созданы первые тиристоры — управляемые кремниевые выпрямители. Именно этот ученый изобрел и построил первые полупроводниковые светодиоды, работающие в видимой области спектра, что сыграло ключевую роль в развитии электрического освещения. Сейчас разработка технологии светодиодов идет опережающими темпами, и по мнению некоторых ученых, уже через десять лет лампы накаливания станут историей. “Несмотря на то что свое изобретение Ник Холоньяк сделал в конце 50х годов прошлого века, его актуальность сохраняется до сих пор, — отметил председатель Экспертной комиссии премии “Глобальная энергия” академик Владимир Фролов. — Это одно из ключевых изобретений, открывающих путь к поиску новых способов продуктивного энергосбережения”.
В самом деле, светодиоды с каждым днем становятся все популярнее в нашей жизни. В последние годы они все чаще используются для освещения современных зданий. Например, в Англии, в Бирмингеме совсем недавно королева открыла архитектурное сооружение Millennium Point — огромный музей, научный центр, место отдыха, центр знаний и коммуникаций. В нем все выглядит гигантским. Архитектура комплекса целеустремленна и футуристична. Поэтому в духе самой архитектуры были избраны новейшие световые технологии. Освещение по большей части обеспечивается светодиодами в синей части спектра. Такое решение выбрали всемирно известные архитекторы Nicholas Grimshaw & Partners. Комплекс был построен за 30 месяцев. Синими светодиодами были освещены панели, положенные ниже балюстрад. Они создают равномерное освещение, имеют низкое энергопотребление и длительный срок службы. Эти преимущества перекрывают их главный недостаток — более высокие первоначальные затраты по сравнению с низковольтными галогенными лампами.
Светодиоды постепенно вытесняют обычные лампочки. И в отношении создания более мощных светодиодов налицо явный прогресс. Компания Cree — один из ведущих производителей электронных устройств из карбида кремния — разработала светодиод, яркость которого на 20% выше, чем у использующихся сейчас. Специалисты компании надеются, что когда-нибудь лампочки на основе светодиодов смогут заменить обычные лампы накаливания. Срок службы светодиода гораздо больше, чем у привычной лампочки.
В последнее время светодиоды активно используются в светофорах. Число светофоров со светодиодными источниками света значительно увеличилось. Многие европейские города, такие как Мюнхен или Стокгольм, уже перешли на дорожные сигналы, построенные на светодиодных модулях TRAFFICsignal. Каждый продукт этого семейства состоит из светодиодного источника света, оптической системы и аппаратуры управления. В светофоре они заменяют лампу накаливания, рефлектор, патрон лампы и защитный передний диск светофора.
В ближайшее время автомагистрали и перекрестки российского города Перми планируется оснастить новыми сверхяркими светофорами — светодиодными. Первые светодиодные светофоры, отличающиеся повышенной яркостью, уже установлены на бульваре Гагарина и Южной дамбе. По словам специалистов ГИБДД Перми, новые светофоры вместо одной лампы в одном из трех окошек содержат 200 диодов. Это значит, что отказ от работы одного, двух или даже половины диодов не отразится на яркости горения. Светодиодный светофор рассчитан на 10–15 лет бесперебойной службы. Кроме того, такие светофоры в три раза экономичнее обычных: они не перегорают, тогда как в традиционных светофорах регулировщикам движения приходится менять до 10 тысяч ламп в год. Поэтому, несмотря на высокую стоимость, которая в 10 раз превышает стоимость обычного светофора, светодиодные светофоры гораздо выгоднее для бюджета Перми, да и для других городов России.
Другая компания OSRAM Opto Semiconductors недавно представила общественности новые светодиодные изделия Flex, Coloumix и Optics. Модули Flex, например, благодаря их гибкости можно изгибать и сворачивать в разных направлениях. Это дает возможность создавать 3D-светоэффекты. Они могут собираться в цепочки и позволяют отображать тонкие световые пространственные структуры. Kомпания GELcore начала производить светодиодную ленту GE Tetra, предназначенную для создания светящихся надписей и иллюминации. Она повышает энергетическую эффективность по сравнению с красным неоном до 80% и позволяет значительно сократить расходы на установку и эксплуатацию. Лента поставляется в катушках, ее можно отрезать в необходимых количествах и придать ей практически любую форму. Вероятность порчи при перевозке и установке сводится к минимуму. Крепление такой ленты не представляет сложности благодаря клеящему слою и специальным петлям. Та же компания недавно выпустила светодиоды высокой яркости голубого и зеленого цвета, основанные на технологии InGaN (индий-галлий-нитрид).
Новые светодиоды высокой яркости голубого (470 нм), зеленого (525 нм) и зелено-голубого (505 нм) цвета предназначены для использования в системах отображения информации, световых знаках, указателях, дорожных знаках, а также для специальных применений.
Светодиоды, наконец, появились и в автомобильных фарах. Компания Lumileds Lighting недавно продемонстрировала на Женевском автошоу в Швейцарии светодиоды Luxeon в фарах концептуального автомобиля Фиорованти.
Их световой поток в 10–20 раз превышает по мощности световой поток обычных фар. В сравнении с обычными фарами автофары на светодиодах обладают рядом преимуществ — стабильностью выходных характеристик за все время эксплуатации, экономией пространства и энергии, а выгоды при переходе на твердотельный источник света очевидны.
Другие светодиоды разработаны совместными усилиями компаний GELcore и GE Corporate Research and Development, ученые которых использовали новую технологию совмещения люминофора со светоизлучающими полупроводниковыми кристаллами. Результатом такого сочетания является чистый белый свет. Новые светодиоды белого света с использованием люминофора прежде всего будут применяться в качестве фоновой подсветки для жидкокристаллических дисплеев, используемых в сотовых телефонах и карманных компьютерах, в потребительских товарах, в приборных панелях автомобилей.
Будущее светодиодов, мягко говоря, обнадеживает. Например, американские ученые недавно установили в опытах над крысами, у которых с помощью метилового спирта вызывали поражение сетчатки и зрительного нерва, что свет светодиодов обладает лечебным действием, способствующим восстановлению пораженных тканей и предотвращает наступление слепоты. Эти исследования проводились под руководством доктора Харри Уилана из медицинского колледжа Висконсина в Милуоки. В течение трех дней глаза ослепих от спирта крыс подвергали воздействию светодиодов. В результате у животных зрение восстановилось на 95%. У них также не обнаружилось каких-либо изменений в сетчатке. По мнению ученых, освещение стимулировало регенерацию тканей и нейронов. Без него крысы окончательно слепли в течение двух дней. Еще раньше ученые установили, что освещение светодиодов может оказаться полезным при лечении одного из осложнений химиотерапии рака — мукозита, который сопровождается образованием болезненных язв в ротовой полости и глотке. Управление по пищевым продуктам и лекарствам США санкционировало продолжение клинических испытаний светодиодов для этих целей.
Другое изобретение — уже японских ученых корпорации Toshiba — напрямую касается борьбы с хакерами. Ученым удалось получить новый тип излучающих светодиодов, испускающих по одному фотону в заданный промежуток времени. По словам авторов изобретения, новые светодиоды позволят сделать оптоволоконную связь практически недоступной для перехвата. Добиться желаемых свойств светодиодов удалось за счет внедрения полупроводниковых нанотехнологий. Единичные фотоны могут быть использованы для аутентичности пользователей оптической сети. Кроме того эта технология позволяет каждый раз изменять ключи шифрования, что еще в большей степени снижает риск ведения нечестной игры. Руководитель исследовательского проекта д-р Энрю Шилдс заявил, что данное открытие должно сыграть важнейшую роль в распространении широкополосных Интернетсервисов, причем не в последнюю очередь за счет повышения доверия пользователей к безопасности электронной коммерции.
Светодиоды позволяют не только защищаться от хакеров, но и шпионить за компьютерным оборудованием на расстоянии. Ученые США и Великобритании нашли способ на расстоянии считывать с компьютера посредством наблюдения за вспышками светодиодов на электронном оборудовании и мерцанием мониторов. Оптические сигналы от маленьких вспыхивающих светодиодов, расположенных практически на всех компьютерных устройствах — от модемов до клавиатур и маршрутизаторов, — можно регистрировать с помощью оптики. Как заявил Джо Лагри, программист Lockheed Martin Space Systems, обработка этих сигналов позволяет восстановить все данные, прошедшие через эти устройства. Причем для этого не требуется специальная аппаратура, и обнаружить такое наблюдение абсолютно невозможно. Впрочем, такому риску подвергаются не все устройства, оснащенные светодиодными индикаторами. К группе риска относится оборудование, используемое в низкоскоростных сетях с передачей данных на короткие расстояния, например, банковские автоматы. Корпоративные локальные сети и домашние подключения к Интернету находятся вне опасности. Как рассказал Лагри, при помощи оптического сенсорного оборудования ему удалось принять сигнал с расстояния около 22 ярдов. Решить эту проблему просто — размещайте оборудование вдали от окон, наклеивайте черную ленту на светодиоды или отключайте их.
Мог ли подумать Ник Холоньяк, изобретая светодиод в начале 1960-х, что его изобретение приведет к таким удивительным последствиям?
www.illuminator.ru