蓝色魔法石

2000年前,在科学家眼中,氮化镓还只是一种奇异的东西。今天,人们发现,它也许就是炼金术士梦寐以求的魔法石,能够让普通的物品变成“金子”。

实验室里的魔法石

英国剑桥大学的科林・汉弗莱斯拥有一块“魔法石”。这种物质可以把普通金属变成“金子”;它也可以传送光线而不会将能量以热的形式浪费掉;它还可以把手机信号放大10倍,让电脑的速度提高1万倍……

这块“魔法石”就是氮化镓,它不存在于自然界,只能在最先进的实验室中制造出来。但它可以将阳光引进室内,缓解季节性压抑,辅助癌症手术,将CD光盘直径缩减到1英寸(2.54厘米),并能帮助解决能源危机。

这听起来像巫术,但在短短几年内,氮化镓就从稀奇古怪的东西变得炙手可热。目前,全世界有近200家公司和300所大学在研究氮化镓。

点亮全世界

我们知道,发光二极管是一种可以直接把电转化为光的装置。目前,它的应用甚广,夜晚闪烁的霓虹灯、指挥交通的红绿灯、城市中心的巨型广告牌等,都用它作光源。钨灯泡、白炽灯等光源,会以热的形式浪费掉一部分电能,但由氮化镓制成的发光二极管,可把几乎所有的电能都转化成光,而不是热。

普通灯泡的寿命一般只有6个月,而氮化镓灯泡比传统灯泡寿命至少长100倍,但耗费的能源仅为传统灯泡的10%。计算一下,这种灯泡每年能为一个家庭、一个国家,乃至全世界节约多少的能耗。

不同于以前的任何发光二极管,氮化镓发蓝色光,或者说高频光。它的这种高效、高频的特性令研究人员眼前一亮。汉弗莱斯说:“节约能源方面的第一件大事就是得到白光。要得到白光,就必须拿一个蓝色发光二极管,涂上发黄光的磷光剂,蓝黄两色结合就产生了白光。”

汉弗莱斯预计,在10年内,我们就能研制出比灯泡还亮的白色发光二极管。在英国,用这些超亮发光二极管替换灯泡后节省的能量,大约相当于关掉5座发电站。

放在耳机中的CD光盘

氮化镓还会引领数据存储领域的革命。例如,普通的CD光盘是用红色激光写的,蓝色激光的波长是红光的一半,如果用蓝色激光替代红色激光,由于其波长比红色激光更短,因此能让光盘上的凹陷更紧地排列在一起,从而使光盘的信息存储能力大大提高,这样,CD光盘存储的信息能达到原来的10倍。

因此,以后的CD光盘根本不需要像现在这么大,它也许刚好能塞进耳机。所以,你不再需要随身听,只需要在耳机中放张1英寸的CD光盘。而这,通过人工制造的氮化镓产生的蓝色激光就可以做到。

同时,信息革命也可能得以扩大。由氮化镓制成的物质,可以为量子计算机开辟道路。这种计算机的运行速度会比世界上现有的任何一台超级计算机都快1万倍。

夜晚的“阳光”

科学家眼中氮化镓还有一些更美妙的应用前景。其中之一便是,用由氮化镓作动力的微波代替汽车发动机中的火花塞,可以使燃效至少提高20%。另一个应用是让人们在夜晚享受到“阳光”:做一个紫外线发光二极管,涂上发红、蓝、绿光的磷光剂,把它稍微扭转一下,就可以在夜晚得到模拟太阳光了,而且没有被晒伤的危险。“人造阳光”可以照亮阴暗的博物馆,还可以帮助有季节性感情紊乱的人恢复心理健康。