Terobosan Teknologi Diode Biru

Tapi, tigapuluh tahun lamanya, diode yang mengeluarkan emisi cahaya-LED, tidak lebih dari sekedar lampu mainan. Ketika itu, sulit membayangkan ada LED berwarna biru, putih dan hijau. Sekitar 15 tahun lalu, Shuji Nakamura dari Jepang, berhasil membuat terobosan teknologi, dengan menemukan LED berwarna biru, putih dan hijau.

Penemuan Yang Hampir Mustahil

Untuk penemuannya ini, Nakamura diberi penghargaan Teknologi Millenium dari Finlandia, yang merupakan salah satu penghargaan teknologi paling bergengsi di dunia. Penghargaan disertai uang tunai satu juta Euro, diberikan dua tahun sekali, bagi prestasi tinggi yang mengubah drastis kualitas kehidupan manusia. Sekretaris Jenderal Yayasan Penghargaan Tteknologi Millennium, Dr Tapio Alvesalo mengatakan :

“Professor Shuji Nakamura menemukan sesuatu yang dinilai oleh peneliti lain sebagai nyaris mustahil. Ia berhasil mengembangkan sumber cahaya efisien, dengan menciptakan struktur senyawa yang sama sekali baru dalam Galium Nitrid. Senyawa ini kemudian digunakan untuk membuat diode bercahaya berwarna biru, hijau dan putih serta laser biru. Dan hal ini ia ciptakan dengan biaya dan dukungan amat kecil dari pimpinan perusahaannya.“

Penelitian Tanpa Dukungan

Shuji Nakamura ketika itu bekerja di perusahaan kecil bernama Nichia di Tokushima di selatan Jepang. Ketika itu, pimpinan perusahaan yang tidak puas terhadap Nakamura, melarangnya meneliti diode bercahaya biru. Tapi ia nekat terus melakukan penelitian. Sekarang, Nakamura menjadi gurubesar di Universitas Santa Barbara di California-AS. Dan Nichia menjadi pemimpin pasar untuk produk dioda dari semi-konduktor baru Galium Nitrid.

Selain berhasil mencapai terobosan di bidang teknologi, dengan menemukan LED berwarna biru dan juga laser biru, Professor Nakamura juga mencatatkan sejarah baru dalam hubungan kerja di Jepang. Ia menyatakan keluar dari perusahaannya pada tahun 1999, sekaligus menuntut Nichia untuk membayar ganti rugi bagi pemanfaatan penemuannya. Seperti diketahui, tradisi kerja di Jepang, seorang pekerja setia pada perusahaannya sampai ia pensiun. Terobosan kedua juga sukses. Pengadilan di Tokyo mengabulkan pembayaran ganti rugi sebesar hampir 500 juta Euro.

Bantuan dari Luar

Nakamura memang patut diberi penghargaan millenium dari Finlandia. Kegigihannya melakukan penelitian, di bawah persyaratan kerja yang sangat tidak mendukung, bahkan cenderung memusuhi, harus dipuji. Bahkan direktur perusahaan Nichia pernah memberikan peringatan tertulis, yang melarangnya meneliti diode bercahaya biru. Ironisnya, setelah Nakamura menemukan senyawa Galium Nitrid, justru Nichia lah yang mengeruk keuntungannya.

Padahal pada waktu melakukan penelitian pertamanya sekitar pertengahan tahun 80-an, Nichia sebagai perusahaan kecil, tidak memiliki reaktor penelitian yang memadai. Setelah Nakamura meminta bantuan pihak ketiga, untuk membiayai penelitiannya, barulah dapat dibeli reaktor penelitian berskala industri. Tapi, jika hanya bermodal reaktor penelitian saja, tanpa dibarengi tekad membaja dan pengetahuan lebih, juga tidak akan ditemukan diode bercahaya biru atau bahkan laser biru.

Anggaran Penelitian

Jika kita menengok ke belakang, ke kurun waktu antara tahun 80-an hingga 90-an, perusahaan raksasa elektronik di Jepang, terutama Toshiba, menguasai pasar diode bercahaya. Ketika itu diode dan laser, terutama yang berspektrum warna merah yang menguasai pasar. Tentu saja para penelitinya juga diberi anggaran penelitian amat besar dengan fasilitas memadai, agar pasar tetap dapat dikuasai. Nakamura boleh dikatakan hanya satu-satunya staf peneliti di perusahaan Nichia.

Perlombaan penelitian ibarat keong melawan kancil itu, akhirnya seperti dongeng, dimenangkan si keong. Terobosannya ditemukan Nakamura tahun 1991, setelah berhasil melakukan modifikasi reaktor percobaan. Selama dua tahun lamanya, Nakamura mengutak-atik reaktor yang juga menjadi standar instrumen di perusahaan-perusahaan besar. Dengan reaktor hasil rekayasanya, ia berhasil menciptakan kristal Galium Nitrid dengan kualitas tertinggi di dunia. Pada tahun 1993, Nakamura berhasil meciptakan LED biru komersial. Setelah itu, menyusul LED berwarna hijau dan putih. Dan pada tahun 1995, Nakamura berhasil menciptakan laser biru.

Terobosan Baru

Diode bercahaya biru terbukti menciptakan pasar bernilai milyaran Euro. Pengembangan lebih lanjut sebagai laser biru, membuka cakrawala baru dalam dunia elektronika hiburan maupun di bidang informatika. Laser biru memiliki spektrum gelombang yang amat pendek, sementara laser merah yang masih digunakan secara umum saat ini, spketrum gelombangnya tergolong panjang.

Dengan spektrum gelombang cahaya yang amat pendek, kapasitas penyimpanan data dapat diperbesar hingga empat kali lipat. Sekarang SONY menjadi pioner penggunaan laser biru, pada konsol permainan Play Station 3. Mengenai masa depan diode itu, gurubesar fisika di Universitas Bremen, Professor Detlef Hommel mengatakan:

“Jika saya memiliki diode bercahaya putih, dengan kecemerlangan 150 Lumen untuk setiap Watt listrik, maka di Amerika Serikat saja, pada tahun 2025 dapat dihemat ongkos penggunaan energi sebesar 115 milyar Dolar. Hal itu setara dengan daya dari 133 pembangkit listrik modern. Dan dengan begitu, jika dibandingkan dengan pembangkit listrik batu bara, dapat dicegah emisi gas karbon dioksida sebesar 258 juta ton.“

Penghematan Energi

Memang sejauh ini kecemerlangan ideal itu belum tercapai. Tapi jika melihat kegigihan Professor Nakamura, kita bisa berharap banyak, dalam waktu tidak terlalu lama lagi, dapat dikembangkan diode putih sebagai pengganti lampu pijar biasa. Jika revolusi kedua perangkat penerangan tercapai, juga dapat dihemat ongkos pembelian lampu pijar dalam jumlah luar biasa. Sebab sebuah lampu LED putih, memiliki umur hidup sekitar 10 tahun, dan memerlukan energi lebih kecil dibanding lampu pijar hemat energi sekalipun. Mengomentari hal itu, Sekretaris Jenderal Yayasan Penghargaan Teknologi Millennium, Alvesalo, mengatakan :

“Penghematan energi menjadi hal yang sangat penting bagi negara berkembang maupun negara maju. Akan tetapi, hingga kini, hal tersebut baru dilakukan dalam skala kecil. Padahal dampak ekonominya pada tingkat global amat besar. Tentu saja jika teknologinya dapat dikomersialkan, akan banyak keuntungan yang dapat dipetik.“

Berguna Juga Membersihkan Air

Selain di bidang elektronika hiburan dan informatika, diode biru juga dapat dimanfaatkan di bidang pengolahan air minum. LED biru dapat direkayasa menjadi LED ultraviolet. Dan cahaya ultraviolet membunuh bakteri serta bibit penyakit dalam air. Para peneliti di Berlin sudah melakukan penghitungan dan percobaan untuk pemanfaatan LED ultravilolet tersebut.

Sebuah cincin yang terdiri dari ratusan LED ultraviolet dipasang pada pipa air dari gelas atau plastik yang tembus cahaya. Dengan cahaya ultraviolet, dapat disucihamakan tiga sampai empat liter air per detiknya. Metode sederhana itu, dapat menolong jutaan umat manusia, yang belum memiliki akses air bersih, dengan biaya relatif murah.