নীল আলোয় নতুন ভোর

অমিতাভ প্রামাণিক

[লেখক পরিচিতি: ব্যাঙ্গালোরের বাসিন্দা। পেশায় গবেষক, নেশায় pun-দোষ আছে। আদতে রসায়নের ছাত্র, কিন্তু শখ ইতিহাসের বইপত্তর ঘাঁটাঘাঁটি করা আর ছড়া লেখা। ‘হাফ সেঞ্চুরির পর’ নামে একটা ছড়ার বই আছে। সংস্কৃত ছন্দ, রবি ঠাকুর, ভারতীয় দর্শনে বৈজ্ঞানিক উপাদান – এইসব নিয়ে চর্চার বিশেষ শখ। নিয়মিত লেখেন পরবাস, ম্যাজিক ল্যাম্প, জউঢাকের মত ওয়েব ম্যাগাজিনে। ]

২০১৪ সালের দশই ডিসেম্বর স্টকহোমের কনসার্ট হলে সে বছরের পদার্থবিদ্যার নোবেল প্রাইজ ঘোষণা করতে উঠে রয়্যাল সুইডিশ অ্যাকাডেমি অভ সায়েন্সেজের সদস্যা প্রফেসর অ্যান লুইলিয়ে শোনালেন ১৯৫৪ সালে লেখা টোকিয়নের ‘দ্য লর্ড অভ দ্য রিংস’-এর কাহিনি। এলফ-রানি গ্যালাড্রিয়েল ফ্রোডো ব্যাগিন্সকে উজ্জ্বল-ক্রিস্টালের ‘ফায়াল অভ গ্যালাড্রিয়েল’ উপহার দিয়ে বললেন, যখন দুনিয়ার সমস্ত আলো নিভে যাবে, এই উপহার তোমার সেই অন্ধকারের আলো হোক!

প্রায় তিনলক্ষ বছর আগে আমাদের পূর্বপুরুষরা যখন প্রথম আলো জ্বালাতে শিখেছিল, তারা তাকে কেবল তাপের উৎস বা বন্য পশুদের বিরুদ্ধে ব্যবহারের অস্ত্র হিসাবেই ভাবেনি। দিনান্তে যখন সমস্ত আলো নিভে যেত, তখন সেটাই তাদের ‘জ্বালাও আলো, আপন আলো, জয় করো এই তামসীরে’র শক্তি দিত।

সেখান থেকে তিনি ফাস্ট ফরোয়ার্ড করে চলে এলেন ঊনবিংশ শতকের শেষপাদে, টমাস আলভা এডিসনের গল্পে। কার্যকরী লাইট বাল্ব জ্বালিয়ে সফল হতে এডিসনের দু-হাজারের ওপর পরীক্ষানিরীক্ষা করতে হয়েছিল। সেই দু-হাজার পরীক্ষাকে ব্যর্থতা স্বীকার করতে আদৌ রাজি হননি এডিসন। বলেছিলেন, কীভাবে লাইট বাল্ব না-বানানো যায়, আমি তার দু-হাজার উপায় জানি। ইলেকট্রিক গ্রিড যখন দেশে দেশে বিস্তার লাভ করে দুনিয়া ছেয়ে ফেলল, মোমবাতি ও তেলের প্রদীপকে দূরে সরিয়ে এডিসনের লাইট বাল্ব আলো দিতে লাগল সমগ্র বিশ্বে, দিনান্তে যখন সমস্ত আলো নিভে যেত।

দ্বিতীয় বিশ্বযুদ্ধের পর ইলেকট্রিক্যালসের জায়গায় প্রাধান্য লাভ করল ইলেকট্রনিক্স। সেমিকন্ডাকটর নামের এক জাতীয় পদার্থ আবিষ্কার হওয়ার দৌলতে। ডায়োড নামে সেমিকন্ডাকটরের এক সুবিন্যস্ত শ্রেণি থেকে আলো পাওয়া সম্ভব হল। এডিসনের লাইট বাল্বে এক ধাতব ফিলামেন্টকে উচ্চ তাপমাত্রায় তোলার জন্যে আলো পাওয়া যেত, তারজন্যে তড়িৎশক্তিকে প্রথমে তাপশক্তিতে রূপান্তরিত করা হত, যার এক অংশ আলোকশক্তিতে পরিণত হত। আলো-জ্বালানো ডায়োডে আলো তৈরি করতে এইভাবে ঘুরপথে আসার দরকার হল না, তড়িৎশক্তি সরাসরি আলোকশক্তিতে পরিণত হওয়ায় তার কার্যকারিতা পাওয়া গেল অনেক বেশি। সেই আলো-জ্বালানো তথা লাইট-এমিটিং ডায়োড-ই সংক্ষিপ্ত হয়ে এলইডি!

একটা গোল চাকতিতে তিনখানা রং – লাল, সবুজ আর নীল – লাগিয়ে তাদের বাঁইবাঁই করে ঘুরিয়ে নিউটন দেখিয়েছিলেন সাদা রং তৈরি হয়। লাল, সবুজ আর নীলকে তাই বলা হয় প্রাইমারি কালার। এদের মধ্যে লাল আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য সবচেয়ে বেশি, তারচেয়ে কম সবুজ, সবচেয়ে কম নীল। এনার্জি সেই হিসাবে লালের সবচেয়ে কম, নীলের সবচেয়ে বেশি। প্রথমে এল লাল এলইডি, তারপরে এল সবুজ। আমরা জানি, কম্পিউটারে আরজিবি অর্থাৎ রেড-গ্রিন-ব্লু মিশিয়ে তৈরি হয় সমস্ত রং। আসলে এদের সমান মাত্রায় মেশালে তৈরি হয় সাদা, যে-আলো সবচেয়ে উজ্জ্বল, আমরা যে-আলো চাই। সাদা আলো পেতে হলে তাই রেড-গ্রিনের পর আমাদের চাই ব্লু এলইডি। ১৯৬০ সাল থেকেই পৃথিবীজুড়ে তার পেছনে লেগে গেল সমস্ত গবেষকদের দল। কিন্তু এর জন্যে দরকার ছিল যে সেমিকন্ডাকটর ক্রিস্টাল, তা ঠিকমত তৈরি করা সম্ভব হচ্ছিল না। একাধিক বস্তু নিয়ে গবেষণা করছিলেন গবেষকরা, কিন্তু যে জিনিসটা তৈরি করার চেষ্টা করছিলেন, সেগুলো সঠিক ক্রিস্টালাইন হচ্ছিল না, হয়ে যাচ্ছিল অ্যামরফাস পাউডার। সত্তরের দশক থেকে এই উদ্দেশ্যে নতুন নতুন পদ্ধতি উদ্ভাবিত হতে শুরু করল। ততদিনে অনেকেই অনেক অনেক পরীক্ষানিরীক্ষা করে, ব্যর্থমনোরথ হয়ে পাততাড়ি গুটিয়েছেন, কেননা এই নতুন পদ্ধতি ও তৎসংক্রান্ত পরীক্ষা সহজ নয়, খুবই শ্রমসাধ্য ও পদে পদে ব্যর্থতার আশঙ্কা।

অন্যরা হাল ছেড়ে দিলেও আশা ছাড়েননি জাপানের নাগোয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের প্রফেসর ইসামু আকাসাকি ও তার ছাত্র হিরোশি আমানো; এবং টোকুশিমার নিচিয়া নামে এক ছোট্ট কোম্পানির গবেষক শুজি নাকামুরা। বহু বছর ধরে বহু পরিশ্রম ও বহু গবেষণার পর তাঁদের মেধা ও সম্ভবত খানিকটা ভাগ্যের সাহায্যে আশির দশকের শেষপাদ থেকে নব্বই দশকের প্রথমদিকে উদ্দিষ্ট সেমিকন্ডাক্টরের সেই ক্রিস্টাল বানাতে তাঁরা সমর্থ হলেন, যা থেকে কার্যকরী নীল আলো পাওয়া যায়। তাঁরা নিঃসন্দেহে দু-হাজারেরও বেশি পরীক্ষানিরীক্ষা করেছেন এবং জানেন কতগুলো প্রক্রিয়ায় ব্লু এলইডি বানানো সম্ভব নয়। এবং তাঁরা এটাও জানেন কোন পদ্ধতিতে তা সম্ভব।

তাঁদের এই সাফল্যের কারণেই আজ আমরা সাদা আলো পাই। মোবাইল ফোনের স্ক্রিনে, বাইসাইকেলে, গাড়িতে, নগরীর বিভিন্ন হোর্ডিঙে, আমাদের বাড়িতে আলো দিচ্ছে এই এলইডি। ইনক্যান্ডিসেন্ট থেকে ফ্লুওরেসেন্ট হয়ে এই এলইডির ক্রম-উত্তরণে একই পরিমাণ আলো পেতে শক্তির প্রয়োজনও নিম্নমুখী। এলইডি বাল্ব এক লক্ষ ঘন্টা অর্থাৎ এগারো বছর আলো দিতে পারে – এতটাই টেঁকসই। যেহেতু এতে শক্তির প্রয়োজন এত কম, চাইলে একটা ব্যাটারিকে দিনে সৌরশক্তিতে চার্জ করে তা দিয়ে রাতে এলইডি বাল্ব জালিয়ে রাখা সম্ভব, আর তাই এর জন্যে ইলেকট্রিকাল পাওয়ার গ্রিড না হলেও চলে। সূর্য অস্ত গেলে যখন সমস্ত আলো নিভে যায়, তখন তার সেই স্থান অন্য শক্তি ছাড়াই পূর্ণ করতে পারে এলইডির আলো।

একশো বছরেরও আগে আলফ্রেড নোবেল মানবজাতির সেবায় সর্বোচ্চ অবদানের জন্য পাঁচখানা পুরস্কারের কথা ভেবেছিলেন। এ বছরের পদার্থবিদ্যার পুরস্কার আলফ্রেড নোবেলের সেই ইচ্ছাকে পূর্ণ করেছে পুরোপুরি, বললেন প্রফেসর অ্যান লুইলিয়ে।

এই বলে তিনি সুইডেনের রাজার হাত থেকে নোবেল পুরস্কার গ্রহণের জন্যে মঞ্চে আহ্বান করলেন প্রফেসর আকাসাকি, আমানো এবং নাকামুরাকে।

এবার তাহলে আমরা হাল্কা করে জেনে নিই লাইট-এমিটিং ডায়োড বা এলইডি জিনিসটা আসলে কী।

এলইডি অর্থাৎ লাইট-এমিটিং ডায়োড জিনিসটা বুঝতে হলে আমাদের ডায়োড ব্যাপারটা বুঝতে হবে, কেননা যে ডায়োড আলো দেয়, সেটাই এলইডি। ডায়োড হচ্ছে সেমিকন্ডাকটর যন্ত্রপাতির একেবারে গোড়ার জিনিস। কন্ডাকটর মানে পরিবাহী, এক্ষেত্রে তড়িৎ-পরিবাহী, যা ইলেকট্রিসিটি বহন করতে পারে, যেমন তামা, অ্যালুমিনিয়ম, সোনা, রুপো – সমস্ত ধাতুগুলো। যা সেটা পারে না, তাকে বলে ইনসুলেটর বা কুপরিবাহী, যেমন কাঠ, রবার, সাধারণ প্লাস্টিক, চিনেমাটি। এদের অন্তর্বতী যারা, অর্থাৎ যারা কিছুটা সুবিধা পেলে তড়িৎ পরিবহন করতে পারে, তাদের বলা হয় সেমিকন্ডাকটর। পর্যায় সারণীতে ধাতু ও অধাতু-র মধ্যবর্তী যেগুলোকে বলা হয় মেটালয়েড, সেগুলো দিয়েই তৈরি হয় সেমিকন্ডাকটর।

তড়িৎ পরিবহন মানে ইলেকট্রনের ছুটে বেড়ানো। ধাতুর মধ্যে এই ইলেকট্রনের ছুটে বেড়ানো খুব সহজ, তাই ধাতুরা তড়িতের সুপরিবাহী। পদার্থের পরমাণুর মধ্যে ইলেকট্রন থাকে তাদের নিজস্ব অরবাইটালে, পরমাণু জোড়া লেগে যখন অণু হয়, তখন তাদের কিছু ইলেকট্রনের অবস্থানের পরিবর্তন হয়। যে-অবস্থাতেই থাকুক, এনার্জি অনুযায়ী ইলেকট্রনেরা থাকে তাদের ইলেকট্রনিক স্টেটে। এক স্টেট থেকে আর এক স্টেটে তারা ছুটে বেড়াতে পারে, যদি তেমন সুবিধা থাকে। এই ছুটে বেড়ানোকে তুলনা করা যেতে পারে রেললাইনের স্লিপারের সঙ্গে – ঐ যে সমান্তরাল সিমেন্টের স্ল্যাবগুলো (আগে কাঠের ছিল) রেললাইনের তলায় থাকে। স্লিপারগুলো যদি খুব কাছাকাছি থাকে, আমরা তার ওপর দিয়ে সহজেই হাঁটতে পারি, দৌড়াতেও পারি, হড়কে পড়ার ভয় নেই। যদি দুটো স্লিপারের মধ্যে দূরত্ব অনেক বেশি থাকে, লাফ দিলেও একটা থেকে আর একটায় যাওয়া না যায়, তাহলে হাঁটা বা দৌড়ানো সম্ভব নয়। তড়িতের ক্ষেত্রে এই দুই ব্যাপার হচ্ছে সুপরিবাহী আর কুপরিবাহীর সঙ্গে তুলনীয়। যদি দুটো ইলেকট্রনিক স্টেটের মধ্যে এনার্জির ব্যবধান খুব কম হয়, তাহলে ইলেকট্রন ফটাফট তাদের মধ্যে আনাগোনা করতে পারে, খুব বেশি হলে পারে না। ঐ যেগুলো মাঝামাঝি, তাদের নামই সেমিকন্ডাকটর। পিরিয়ডিক টেবিলে একেবারে বাঁদিকে থাকে ধাতুগুলো, তারা সুপরিবাহী, ডানদিকে থাকে অধাতু, তারা কুপরিবাহী। মাঝখানেরগুলো অর্ধ-পরিবাহী, তারাই সেমিকন্ডাকটর হওয়ার যোগ্য।

এলইডি-র জন্যে যে বস্তুগুলো নিয়ে বিজ্ঞানীরা নাড়াচাড়া করছিলেন, তাদের মধ্যে প্রথমটার নাম সিলিকন কার্বাইড। সিলিকন আর কার্বন উভয়েই পিরিয়ডিক টেবলে একেবারে মাঝখানে থাকে, দুজনেরই যোজ্যতা চার, তাদের বাইরের ইলেকট্রনিক কক্ষে চারটে করে ইলেকট্রন। সিলিকন কার্বাইড মানে সিলিকন তার চারখানা ইলেকট্রন দিয়ে দেবে কার্বনকে। পরে দেখা গেল একই জিনিস তৈরি করা সম্ভব তিন-পাঁচ যোজ্যতার বা দুই-ছয় যোজ্যতার বস্তু দিয়েও, যেখানে ত্রিযোজী অর্ধধাতু তার তিনখানা ইলেকট্রন দান করবে এমন এক মৌলকে যার বাইরের কক্ষে পাঁচখানা ইলেকট্রন অথবা ছয়যোজী অর্ধধাতু দুখানা ইলেকট্রন লাভ করবে দ্বিযোজী কোনো ধাতু থেকে, যার বাইরের কক্ষে দুটো ইলেকট্রন আছে। তিনযোজী অর্ধধাতু গ্যালিয়াম, ছয়যোজী সেলেনিয়াম। তিন-পাঁচ জুড়ি যেমন গ্যালিয়াম আর্সেনাইড, দুই-ছয় জুড়ি জিঙ্ক সেলেনাইড। এদের মধ্যে সমযোজী পরিবাহী ধাতুর আয়নও যোগ করা যায়। যেমন কেবলমাত্র গ্যালিয়াম আর্সেনাইড না নিয়ে অ্যালুমিনিয়াম গ্যালিয়াম আর্সেনাইড। কিন্তু তার মধ্যেও একটু কেরামতির দরকার। বিশুদ্ধ অ্যালুমিনিয়াম গ্যালিয়াম আর্সেনাইডে অ্যালুমিনিয়াম আর গ্যালিয়াম ধাতু আর্সেনিকের সঙ্গে জুড়ে যে বস্তু তৈরি হয়, তাতে না থাকে ফ্রি ইলেকট্রন (যেটা ছুটোছুটি করার নামই তড়িৎ পরিবহন), না এমন ফাঁকা জায়গা বা হোল, যেখানে ইলেকট্রন গিয়ে বসতে পারে। সে জন্যে এর মধ্যে জোর করে অশুদ্ধতা বা ইমপিউরিটি যোগ করতেই হয়, যাতে হয় অতিরিক্ত ইলেকট্রন আছে, বা যা ঐ হোল তৈরি করতে পারে, যেখানে ইলেকট্রন গিয়ে বসতে পারে। এর যে-কোনোটা করলেই জিনিসটা পরিবাহী হয়ে যাবে।

অতিরিক্ত ইলেকট্রন-দায়ী বস্তু যোগ করলে যেহেতু নেগেটিভ চার্জ যোগ করা হয়, তাই তাকে বলা হয় এন-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর (এন ফর নেগেটিভ)। অন্যটা অর্থাৎ হোল-ওয়ালা হলে পি-টাইপ (পি ফর পজিটিভ)। এন-টাইপ তৈরির জন্যে এর মধ্যে অশুদ্ধতা হিসাবে ঢোকাতে হয় বেশি যোজ্যতার মৌল, যেমন ত্রিযোজী গ্যালিয়ামের মধ্যে চতুর্যোজী সিলিকন। পি-টাইপের জন্যে তার উল্টোটা, অর্থাৎ কম যোজ্যতার মৌল, যেমন ত্রিযোজী গ্যালিয়ামের মধ্যে দ্বিযোজী জিঙ্ক বা ম্যাগনেসিয়াম। ইলেকট্রন যখন এক হোল থেকে অন্য হোলে ছুটে বেড়ায়, তখন মনে হতে পারে হোল উল্টো দিকে ছুটছে।

ডায়োড হচ্ছে এই দুই ধরনের সেমিকন্ডাক্টর একটার সঙ্গে অন্যটা পাশাপাশি লাগানো এক সাধারণ যন্ত্র, যাদের দুপাশে দুটো ইলেক্ট্রোড লাগানো যাতে ইচ্ছেমত ভোল্টেজ অ্যাপ্লাই করা সম্ভব। এন-টাইপে অতিরিক্ত ইলেকট্রন আর পি-টাইপে অতিরিক্ত হোল থাকার কারণে যখনই তাদের পাশাপাশি লাগিয়ে দেওয়া হয়, জাংশনের কাছের এন-টাইপের অতিরিক্ত ইলেকট্রনগুলো লাফিয়ে পি-টাইপের হোলে গিয়ে বসে যায়। ফলে সেখানে আর অতিরিক্ত কিছুই থাকে না। এই জায়গাটাকে বলা হয় ডিপ্লিশন জোন। ডিপ্লিশন জোন তৈরি হওয়ার ফলে তার মধ্যে দিয়ে এমনি এমনি তড়িৎ পরিবহন সম্ভব নয়।

 

তাহলে কী করা হয়? ঐ যে ইলেকট্রোডের কথা বলছিলাম, ওদের সাহায্য নেওয়া হয়। কাজ তো এন-টাইপের ইলেকট্রনগুলোকে ক্রমাগত পি-টাইপের হোলে ঠেলে দেওয়া, কেননা সেটার নামই তড়িৎ পরিবহন। এইজন্যে এন-টাইপের দিকে রাখা হয় নেগেটিভ ইলেকট্রোড আর পি-টাইপের দিকে পজিটিভ ইলেকট্রোড। ভোল্টেজ প্রয়োগ করলেই নেগেটিভ ইলেকট্রোড এন-টাইপের দিকের ইলেকট্রনগুলোকে বিকর্ষণ করতে শুরু করে। তারা পালিয়ে যেতে চায় পজিটিভ ইলেকট্রোডের দিকে। কিন্তু মাঝখানে যে ডিপ্লিশন জোন শুয়ে আছে, সেখানে সব হোলে ইলেকট্রন ভর্তি। তাদের ফাঁকা না করলে তড়িৎ পরিবহন সম্ভব নয়। সুতরাং ভোল্টেজ আস্তে আস্তে বাড়াতে হয়। যেই দুটো ইলেক্ট্রডের মধ্যে ভোল্টেজ ডিফারেন্স এমন হয় যে ডিপ্লিশন জোনের হোল থেকেও ইলেকট্রন ঝেঁটিয়ে পজিটিভ ইলেকট্রোডের দিকে ঠেলে দেওয়া সম্ভব, তখন কারেন্ট বইতে থাকে নিরবচ্ছিন্নভাবে।

ইলেকট্রোডের স্থান পরিবর্তন করলে অর্থাৎ এন-টাইপের দিকে পজিটিভ ইলেকট্রোড আর অন্যদিকে নেগেটিভ ইলেকট্রোড দিলে কিন্তু কোনো তড়িৎ পরিবহন সম্ভব নয়। কেননা ভোল্টেজ অ্যাপ্লাই করলে এন-টাইপের অতিরিক্ত ইলেকট্রন সে দিকের ইলেকট্রোডের দিকে ছুটে যাবে, ফলে ডিপ্লিশন জোন বেড়ে যাবে, জাংশনের মধ্যে দিয়ে কোনো কারেন্ট পাস করবে না। পাইপে ভাল্ভ লাগালে যেমন জল একদিকেই চলতে পারে, ডায়োড দিয়ে তড়িৎ পরিবহন সর্বদাই একমুখী বলে ডায়োডকে ডায়োড ভাল্ভ-ও বলা হয়।

চোখের সামনে আমরা যত বস্তু দেখি, যেমন গাছের পাতারা সাধারণভাবে সবুজ, রক্তের রং লাল ইত্যাদি, তার কারণ এই সমস্ত বস্তুসমূহের ওপর আলো পড়লে এদের অণুর অভ্যন্তরে কিছু ইলেকট্রন এই আলোকশক্তির এক অংশ শোষণ করে এক শক্তিস্তর বা এনার্জি স্টেট থেকে তার ওপরের শক্তিস্তরে উঠে যায়। সূর্যের সাদা আলোর যে অংশ এরা শোষণ করে সেটা বাদ দিয়ে বাকিটা আমাদের চোখে এসে পড়ে, সেই রং আমরা দেখি। এখানে আলোটা অবশ্য সূর্যের আলো।

এলইডিতে ভোল্টেজের প্রভাবে ইলেকট্রনগুলো ফাঁকা হোলে লাফিয়ে পড়ে। এই হোলগুলো থাকে কম শক্তিস্তরে। হাই এনার্জি স্টেট থেকে লো এনার্জি স্টেটে ইলেকট্রন লাফিয়ে পড়লে তাদের শক্তিস্তরের পার্থক্যের সমতুল শক্তি সেখান থেকে নির্গত হয়। এই পার্থক্য যদি দৃশ্যমান আলোকশক্তির সমান হয়, তাহলে আমরা সেই রঙের আলো দেখি।

ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক বললেন, তড়িচ্চুম্বকীয় শক্তি তার কম্পনের সমানুপাতী, E = hn (E = energy, h = Planck’s constant, n = frequency), আবার আমরা জানি v = c/l (c = speed of light in vacuum, l = wavelength), সুতরাং E = hc/l

অর্থাৎ শক্তি আর তরঙ্গদৈর্ঘ্য পরস্পরের ব্যস্তানুপাতী। খুব কম শক্তি মানে বড় তরঙ্গদৈর্ঘ্য। বর্ণালিতে যে সাতটা (আসলে অসংখ্য, কিন্তু ধরে নেওয়া যাক মুখ্য সাতটা) রং আছে, তাদের মধ্যে বেগুনি হচ্ছে সবচেয়ে কম তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আর লাল হচ্ছে সবচেয়ে বেশি, অর্থাৎ বেগুনির শক্তি বেশি, লালের কম। বেগুনির চেয়ে অতিবেগুনি বা আলট্রা-ভায়োলেট আরও বেশি শক্তির আর লালের চেয়ে অবলোহিত বা ইনফ্রা-রেড আরও কম শক্তির। এই অবলোহিত এলইডি ব্যবহৃত হয় টিভির রিমোটে, এই রশ্মির তরঙ্গদৈর্ঘ্য আমাদের দৃশ্যমান আলোর চেয়ে বড় বলে আমরা তা দেখতেও পাই না।

তার মানে এলইডি থেকে আলো বের করতে হলে আমাদের চাই এমন সেমিকন্ডাকটর, যাদের ঐ ইলেকট্রন আর হোল-এর মধ্যে শক্তিস্তরের পার্থক্য হতে হবে দৃশ্যমান আলোর শক্তির সমান। এই শক্তি-র ইউনিট সাধারণভাবে ইলেকট্রন ভোল্ট। ১ ইলেকট্রন ভোল্টকে তরঙ্গদৈর্ঘ্যে রূপান্তরিত করলে পাওয়া যায় প্রায় ১২৪০ ন্যানোমিটার। দৃশ্যমান আলো মানে গড়পড়তা পৌনে চারশো ন্যানোমিটার থেকে সাড়ে সাতশো ন্যানোমিটার। সাতটা রঙের জন্যে সংখ্যাগুলো এই রকম –

রং তরঙ্গদৈর্ঘ্য (ন্যানোমিটার) শক্তি (ই.ভোল্ট) শক্তি* (ই.ভোল্ট)
বেগুনি ৩৮০-৪৫০ ২.৭৬-৩.২৬ ২.৯৫-৩.১০
নীল ৪৫০-৪৮৫ ২.৫৬-২.৭৬ ২.৬৪-২.৭৫
আকাশী ৪৮৫-৫০০ ২.৪৮-২.৫৬ ২.৪৮-২.৫২
সবুজ ৫০০-৫৬৫ ২.১৯-২.৪৮ ২.২৫-২.৩৪
হলুদ ৫৬৫-৫৯০ ২.১০-২.১৯ ২.১০-২.১৭
কমলা ৫৯০-৬২৫ ১.৯৮-২.১০ ২.০০-২.১০
লাল ৬২৫-৭৪০ ১.৬৮-১.৯৮ ১.৬৫-২.০০

* তৃতীয় কলামের সংখ্যাগুলো তরঙ্গদৈর্ঘ্য থেকে গণনা করা। দুই রঙের মধ্যবর্তী সীমায় রঙের পার্থক্য বোধগম্য হয় না বলে অপেক্ষাকৃত কম রেঞ্জের সংখ্যা নেওয়া বাঞ্ছনীয়। চতুর্থ কলামে সেগুলোই লিপিবদ্ধ করা।

সাদা রং লাল-সবুজ-নীলের মিশ্রণ। আর-জি-বি বিভিন্ন অনুপাতে মেশালে সমস্ত রং সৃষ্টি করা যায়। সবগুলো সমান হলেই সাদা। তার মানে এলইডি থেকে সাদা আলো পেতে হলে আমাদের চাই তিনখানা সেমিকন্ডাক্টর, যাদের ব্যান্ড-গ্যাপ হতে হবে ১.৬৫-২.০০, ২.২৫-২.৩৪ এবং ২.৬৪-২.৭৫ ইলেকট্রন ভোল্ট।

আপাতদৃষ্টিতে তো বেশ সহজ-সরল ব্যাপার। তাহলে সমস্যা কোথায়?

উচ্চমানের এলইডি তৈরি করতে হলে চাই উচ্চমানের ত্রুটিবর্জিত ‘সিঙ্গল ক্রিস্টাল’ এবং পি-এন জাংশন। যে রঙের এলইডি দরকার, সেমিকন্ডাকটরের ব্যান্ডগ্যাপ তার সঙ্গে মিলতে হবে, ওপরের টেবলে যেমন দেওয়া হয়েছে। ’৬০-এর দশকে এ জন্যে গবেষকরা বেছে নিয়েছিল জিঙ্ক সেলেনাইড সেমিকন্ডাক্টরকে, যার ব্যান্ডগ্যাপ ২.৭ ইলেকট্রন ভোল্ট। একটা ক্রিস্টাল তৈরি করতে হলে কোনো একটা সারফেসের ওপর তাকে নিউক্লিয়েট করে বড় করা দরকার। তারা বেছে নিয়েছিল গ্যালিয়াম আর্সেনাইড সারফেস, যার ওপর এই জিঙ্ক সেলেনাইডের ক্রিস্টাল তৈরি করার চেষ্টা হতে লাগল। ক্রিস্টাল তৈরিতে অসুবিধা হল না, এই দুই পদার্থের ক্রিস্টালের ধরন প্রায় সমান, তাদের মধ্যে মাত্র ০.২৬% মিসম্যাচ। কিন্তু এই জিঙ্ক সেলেনাইডের স্টেবিলিটি খুব কম, বেশিক্ষণ টিঁকসই থাকে না। যদিও বহু গবেষক এ নিয়ে লড়ে যাচ্ছিলেন, কেউই জিঙ্ক সেলেনাইডের এই সমস্যার সমাধান করতে পারলেন না।

আমেরিকান টেলিভিশন প্রস্তুতকারক রেডিও কর্পোরেশন অভ আমেরিকা বা আরসিএ-র রিসার্চ ডিরেক্টর জেমস টাইটিয়েন তাদের তরুণ কর্মী গবেষক হার্বার্ট পল মারুস্কাকে ডেকে বললেন, শোনো হে, ছোকরা। আমার মাথায় একটা আইডিয়া এসেছে। জনগণ গ্যালিয়াম আর্সেনাইড থেকে লাল আর গ্যালিয়াম ফসফাইড থেকে সবুজ এলইডি পেয়েছে। পিরিয়ডিক টেবল দেখে আমার ধারণা হচ্ছে, নীল এলইডির জন্যে আদর্শ মেটিরিয়াল হচ্ছে গ্যালিয়াম নাইট্রাইড। তুমি যদি এই বস্তুটা বানিয়ে ফেলতে পার, বুঝতেই পারছ আমাদের টেলিভিশনের এই ঢাউস পিকচার টিউবটা আমরা ছুঁড়ে ফেলে দিতে পারব। টেলিভিশন তখন দেওয়ালে ক্যালেন্ডারের মত ঝুলিয়ে দেওয়া যাবে।

আরসিএ-র তখন রমরমা ব্যবসা। অবিলম্বে নিউ জার্সির প্রিন্সটন ল্যাবে শুরু হয়ে গেল স্যাফায়ারের সারফেসে গ্যালিয়াম নাইট্রাইড তৈরির আয়োজন। ১৯৬৯ সালে হাইড্রাইড ভেপার ফেজ এপিট্যাক্সি বা এইচভিপিই পদ্ধতিতে উচ্চ তাপমাত্রায় গ্যাসীয় গ্যালিয়ামের সঙ্গে হাইড্রোজেন ক্লোরাইডের বিক্রিয়া ঘটিয়ে তৈরি করা হল গ্যালিয়াম ক্লোরাইড, যার সঙ্গে অ্যামোনিয়া গ্যাসের বিক্রিয়ায় স্যাফায়ার সারফেসের গায়ে তৈরি করল গ্যালিয়াম নাইট্রাইডের পাতলা লেয়ার। বারবার পরীক্ষা করেও এই লেয়ারকে ক্রিস্টালে পরিণত করা যাচ্ছিল না, তৈরি হচ্ছিল গুঁড়ো পাউডার। শেষমেষ তাপমাত্রা অনেকটা বাড়িয়ে ৯০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসের ওপরে তুলে পাওয়া গেল গ্যালিয়াম নাইট্রাইডের স্বচ্ছ ক্রিস্টাল। এর সমস্যা অবশ্য এই যে এতে ক্রিস্টাল খুব দ্রুত জমা হয় বলে তাকে ডিফেক্ট-মুক্ত করা যায় না। এই বিক্রিয়ার ধাতটাও উভমুখী, অর্থাৎ হাইড্রোজেন ও হাইড্রোজেন ক্লোরাইড সরিয়ে না নিলে তারা গ্যালিয়াম নাইট্রাইড ক্রিস্টালের সঙ্গে বিক্রিয়া করে ফের গ্যালিয়াম ক্লোরাইড বানিয়ে ফেলে।

GaCl (gas) + NH3 (gas) = GaN (solid) + HCl (gas) + H2 (gas)

মারুস্কা পিএইচডি করতে চলে গেল স্ট্যানফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয়ে কিন্তু আরসিএ তাকে ছাড়ল না। জ্যাকস প্যানকোভ আর এডওয়ার্ড মিলার নামে আরও দুজন গবেষক এগিয়ে নিয়ে চলল মারুস্কার কাজ। এন-টাইপ গ্যালিয়াম নাইট্রাইড বানাতে বিশেষ সমস্যা না হলেও পি-টাইপ তারা কিছুতেই বানাতে পারল না, ফলে পি-এন জাংশন ডায়োড বানানো সম্ভব হল না তাদের। কিন্তু তবু তারা ব্লু এলইডি বানাতে পেরেছিল একটা অন্য উপায়ে।

এন-টাইপ গ্যালিয়াম নাইট্রাইডকে মধ্যে রেখে একদিকে জিঙ্ক-ডোপ করা গ্যালিয়াম নাইট্রাইড আর অন্যদিকে ইন্ডিয়াম ধাতুর এক স্বচ্ছ লেয়ার ইলেকট্রোডের সঙ্গে জুড়ে প্যানকোভ-মিলার এক সবুজ এলইডি বানিয়ে ফেলেছিল, ১৯৭১ সালে। এই পদ্ধতির নাম মেটাল ইনসুলেটর সেমিকন্ডাক্টর বা এমআইএস। মারুস্কা তার পরের বছর সেটাতেই জিঙ্কের বদলে ম্যাগনেসিয়াম ডোপ করে দিতে পাওয়া গেল বেগুনী এলইডি। যদিও তার ঔজ্জ্বল্য খুব বেশি ছিল না, তবু সেটাই প্রথম হাই-এনার্জি এলইডি।

দুর্ভাগ্যক্রমে সেই সময়েই আরসিএ কোম্পানিতে নেমে এল দুর্যোগ। ম্যানেজিং ডিরেক্টর ও সিইও ডেভিড সার্নফ মারা গেলেন। তার পুত্র রবার্ট দায়িত্ব পেয়েই ঘোষণা করলেন, টেলিভিশন নয়, আরসিএ কম্পিউটার ব্যবসায় মনোনিবেশ করবে। অন্যান্য সমস্ত প্রোজেক্টে লগ্নী কমিয়ে দেওয়া হল। মারুস্কা কোম্পানি ছেড়ে চলে গেলেন। পি-টাইপ গ্যালিয়াম নাইট্রাইড বানানো এবং এর জন্য এক সম্ভাব্য নোবেল পুরস্কার তাঁদের অধরাই থেকে গেল।

টোকিওর মাৎসুশিতা রিসার্চ সেন্টারে পরের বছর অর্থাৎ ১৯৭৩ সালে গ্যালিয়াম নাইট্রাইড নিয়ে উৎসাহিত হলেন ইসামু আকাসাকি। গ্যালিয়াম নাইট্রাইড শক্তপোক্ত জিনিস, নন-টক্সিক, ৩.৪ ইলেকট্রন ভোল্ট তার ব্যান্ডগ্যাপ হওয়ায় এ কাজের পক্ষে আদর্শ। সমস্যা হচ্ছে সিঙ্গল ক্রিস্টাল বানানো আর পি-টাইপ তৈরি।

পরের বছর তিনি মলিকুলার বিম এপিট্যাক্সি  পদ্ধতিতে বানিয়ে ফেললেন গ্যালিয়াম নাইট্রাইড, গ্যালিয়াম ধাতুর সঙ্গে সরাসরি অ্যামোনিয়ার বিক্রিয়ায়।

2Ga (gas) + 2NH3 (gas) = 2GaN (solid) + 2H2 (gas)

কিন্তু এর ঝামেলা হচ্ছে আগের বিক্রিয়াটা যেমন ছিল খুব দ্রুত, এটা ততটাই শ্লথ। এবং এর মধ্যে নাইট্রোজেন ডেফিসিয়েন্সি দেখা যেতে লাগল।

গ্যালিয়াম নাইট্রাইড নিয়ে তখন আরও কেউ কেউ লড়ে যাচ্ছেন। ম্যানাসেভিট নামে একজন ১৯৭১ সালে মেটাল-অর্গানিক ভেপার ফেজ এপিট্যাক্সি (এমওভিপিই) এবং মেটাল-অর্গানিক কেমিক্যাল ভেপার ডিপোজিশন (এমওসিভিডি) পদ্ধতিতে গ্যালিয়াম নাইট্রাইড প্রস্তুত করেছেন। এখানে তিনি গ্যালিয়ামের লবণের বদলে ব্যবহার করেছেন ট্রাইমিথাইলগ্যালিয়াম।

Ga(CH3)3 (gas) + NH3 (gas) = GaN (solid) + 3CH4 (gas)

এই বিক্রিয়া উভমুখী নয়, এর গতি নিয়ন্ত্রণ করা সম্ভব এবং প্রয়োজনে এর সঙ্গে অন্য ধাতু (যেমন অ্যালুমিনিয়াম, ইন্ডিয়াম) মেশানোও সম্ভব। ১৯৭৯ সালে আকাসাকি ঠিক করলেন তিনি এই পদ্ধতিরই কিছু উন্নতিসাধন করে গ্যালিয়াম নাইট্রাইড তৈরি করবেন। গ্যাসের প্রেশার, তাপমাত্রা ইত্যাদি নিয়ে অনেক নাড়াচাড়া করেও বিশেষ সুবিধা হল না। বুঝতে পারলেন, এপিট্যাক্সিয়াল গ্রোথ মানে যেহেতু একটা ক্রিস্টাল সারফেসের ওপর আর একটা ক্রিস্টাল তৈরি, দুটোর মধ্যে মিসম্যাচ হলে ওপরেরটা নিখুঁত করা অসম্ভব। স্যাফায়ারের সঙ্গে গ্যালিয়াম নাইট্রাইডের মিসম্যাচ ১৬%। তার দরকার গ্যালিয়াম নাইট্রাইডের পাতলা নিখুঁত ক্রিস্টাল সারফেস, যার ওপরে এপিট্যাক্সিয়াল গ্রোথ করলে ওপরে নিখুঁত ক্রিস্টাল হয়ত পাওয়া সম্ভব। কিন্তু তলার ঐ পাতলা নিখুঁত ক্রিস্টালই বা পাবেন কোথায়?

ভাগ্যক্রমে এই সময়েই তিনি যোগ দিলেন নাগোয়া বিশ্ববিদ্যালয়ে আর তাঁর গবেষণাগারে ছাত্র হয়ে এলেন হিরোশি আমানো। আমানো-ও প্রথম হাজার দেড়েক পরীক্ষানিরীক্ষা করে ভাল কোয়ালিটির গ্যালিয়াম নাইট্রাইড ক্রিস্টাল বানাতে পারেননি।

ভাগ্য যে নাছোড়বান্দাদের ওপর প্রসন্ন হয়, তার প্রমাণস্বরূপই একদিন অকস্মাৎ ভাগ্যবলেই হাই কোয়ালিটির গ্যালিয়াম নাইট্রাইড ক্রিস্টাল পেয়ে গেলেন আমানো। সেদিনও তিনি অন্যদিনের মতই চেষ্টা করছিলেন এমওভিপিই পদ্ধতিতে অ্যালুমিনিয়াম আর গ্যালিয়ামের মিশ্র নাইট্রাইড বানানোর। এর জন্যে দরকার মিশ্রণটাকে ১০০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসে রাখার। সে রকম ব্যবস্থাই করে গেছিলেন, কিন্তু পুরনো যন্ত্রপাতি ঠিকমত কাজ করছিল না বলে তাপমাত্রা ১০০০ ডিগ্রি থেকে ৬০০ ডিগ্রিতে নেমে যায়। সেটা নজরে পড়তে আমানো আবার সেটাকে ঠিক করে তাপমাত্রা বাড়িয়ে ১০০০ ডিগ্রিতে তুলে রেখে দিয়েছিলেন। ভেবেছিলেন, এই পরীক্ষাটা ঠিকমত হল না, এতে আর কী পাওয়া যাবে! কিন্তু তাতেই তৈরি হয়ে গেল যা তাঁদের অধরা ছিল এতদিন।

কেন এমন হল? ভেবে বের করে ফেললেন আমানো, তাপমাত্রা কমে যাওয়ায় অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইড ক্রিস্টালের এক পাতলা স্তর তৈরি হয়ে গেছে স্যাফায়ার সারফেসে। সেটাই কাজ করেছে বেস লেয়ারের। অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইড ক্রিস্টালের সঙ্গে গ্যালিয়াম নাইট্রাইড ক্রিস্টালের মিসম্যাচ অনেক কম বলে তৈরি হয়েছে হাই কোয়ালিটির গ্যালিয়াম নাইট্রাইড ক্রিস্টাল। তার মানে স্যাফায়ারের ওপর গ্যালিয়াম নাইট্রাইডের ভাল ক্রিস্টাল তৈরি করতে হলে একটা লো-টেম্পারেচার বাফার লেয়ার তৈরি করে তার ওপর করতে হবে।

শুধু তাই নয়, এই বিশুদ্ধ গ্যালিয়াম নাইট্রাইড ক্রিস্টালের মধ্যে লো-এনার্জি ইলেকট্রন বিম ইররেডিয়েশন বা লিবি পদ্ধতিতে জিঙ্ক ডোপিং করে পি-টাইপ গ্যালিয়াম নাইট্রাইডও তৈরি করে ফেললেন আমানো। এর পেছনেও একটু গল্প আছে। গ্যালিয়াম নাইট্রাইডে জিঙ্ক ডোপিং করতে বারবার ব্যর্থ হয়ে তার কারণ অনুসন্ধান করতে গিয়ে বস্তুটা স্ক্যানিং ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপে পর্যবেক্ষণ করতে গিয়ে আমানো দেখলেন, দিব্যি ডোপিং হয়ে গেছে। আসলে এর পেছনে ছিল ঐ স্ক্যানিং ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপেরই ইলেকট্রন বিম রেডিয়েশন, যেটা কাজে লাগিয়েই ঐ লিবি পদ্ধতিতে পি-টাইপ জাংশন বানানো সম্ভব হয়। আমানো-আকাসাকি এর ব্যাখ্যা দিতে পারেননি, সেটা জানা যায় পরে।

ততদিনে গ্যালিয়াম নাইট্রাইডের ওপর থেকে যাবতীয় গবেষকদের উৎসাহ মরে গেছে। এই রেজাল্ট যখন আমানো আর আকাসাকি জাপান সোসাইটি অভ অ্যাপ্লায়েড ফিজিক্সের অ্যানুয়াল মিটিঙে প্রেজেন্ট করলেন, তখন তাঁরা দুজন ও সেই সেশনের চেয়ারম্যান ছাড়া সেই হলে শ্রোতা ছিলেন মাত্র একজন!

পরে কাগজপত্র ঘেঁটে আমানো দেখলেন আগে মারুস্কা জিঙ্কের বদলে ম্যাগনেসিয়াম ব্যবহার করে বেগুনী এলইডি বানিয়েছিলেন আরসিএ ল্যাবে। তিনিও ডাইসাইক্লোপেন্টাডাই-ইনাইলম্যাগনেসিয়াম ব্যবহার করে লিবি পদ্ধতিতে ম্যাগনেসিয়াম-ডোপড পি-টাইপ গ্যালিয়াম নাইট্রাইড তৈরি করে ফেললেন। পি-এন জাংশন সেমিকন্ডাক্টর দিয়ে নীল এলইডি জ্বালিয়ে ফেললেন আমানো-আকাসাকি।

শুজি নাকামুরার রঙ্গমঞ্চে আবির্ভাব এই সময়েই, ১৯৮৯ সালে। পিএইচডি ডিগ্রি পাওয়ার জন্যে কতগুলো পেপার লেখার প্রয়োজন ছিল তাঁর। ছোট একটা কোম্পানিতে খুব অল্প বাজেটে তিনি একা গবেষক হিসাবে এই গ্যালিয়াম নাইট্রাইড নিয়ে গবেষণায় লাগলেন। এতদিন জেনে এসেছেন, এলইডি তৈরি করতে গেলে ক্রিস্টাল ল্যাটিসে ডিসলোকেশন বেশি হলে চলবে না, থাকতে হবে প্রতি বর্গ সেন্টিমিটারে হাজারের কম। গ্যালিয়াম আর্সেনাইডের ওপর জিঙ্ক সেলেনাইড ক্রিস্টাল তৈরি করলে তাদের ল্যাটিস মিসম্যাচ কম থাকায় ডিসলোকেশন খুব কম হয়, শতকরা নিরানব্বই জন তাই সেটা নিয়ে লড়ছেন। স্যাফায়ারের ওপর গ্যালিয়াম নাইট্রাইডে ল্যাটিস মিসম্যাচ ১৬%, তাই ডিসলোকেশন প্রতি বর্গ সেন্টিমিটারে একশো কোটিরও বেশি। স্বাভাবিকভাবেই এ নিয়ে লোকে মাথা ঘামাচ্ছেন না তেমন। কনফারেন্সে জিঙ্ক সেলেনাইড নিয়ে বক্তৃতা হলে হলঘরে ৫০০ শ্রোতা, সেখানে গ্যালিয়াম নাইট্রাইডের ওপর বক্তৃতায় মেরেকেটে ১০। সবাই ধরে নিয়েছেন এই জিনিসের কোনো ভবিষ্যৎ নেই।

আমানো-আকাসাকির লো-টেম্পারেচার বাফার লেয়ার পদ্ধতিতে স্যাফায়ারের ওপর অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইডের লেয়ার ফেলে তার ওপর উচ্চমানের গ্যালিয়াম নাইট্রাইড বানিয়ে ফেললেন তিনি, এমওসিভিডি পদ্ধতিতে। কিন্তু অচিরেই বুঝলেন, এই অ্যালুমিনিয়াম জিনিসটা এমওসিভিডির রিয়্যাকটরের পক্ষে সমস্যাদায়ক। পদ্ধতি বদলে গ্যাসের ফ্লো বদলে সিঙ্গল-ফ্লোয়ের বদলে টু-ফ্লো সিস্টেম পরখ করলেন তিনি। প্রধান গ্যাস ট্রাইমিথাইলগ্যালিয়াম, অ্যামোনিয়া আর হাইড্রোজেনের মিশ্রণ, অন্যদিক দিয়ে নাইট্রোজেন-হাইড্রোজেন মিশ্রণের ধীর ফ্লো। এতে অনেক কম গ্যাস ব্যবহার করে অনেক উচ্চমানের গ্যালিয়াম নাইট্রাইড ক্রিস্টাল পাওয়া গেল। ফলে অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইড বাফার লেয়ারের বদলে তিনি গ্যালিয়াম নাইট্রাইডের বাফার লেয়ার তৈরি করে তার ওপরে এই টু-ফ্লো সিস্টেমে গ্যালিয়াম নাইট্রাইড ক্রিস্টাল তৈরি করলেন। পেলেন দুর্দান্ত হাই-কোয়ালিটির ক্রিস্টাল।

পাশাপাশি এটাও বুঝে গেলেন কেন পি-টাইপ গ্যালিয়াম নাইট্রাইড বানানো সম্ভব হচ্ছিল না। এই পদ্ধতিতে প্রস্তুত গ্যালিয়াম নাইট্রাইডের ক্রিস্টাল ভাল কোয়ালিটির হলেও এর মধ্যে হাইড্রোজেন-অ্যামোনিয়া গ্যাস থেকে তৈরি হাইড্রোজেন আয়ন ট্র্যাপ হয়ে থাকে। ফলে এদের মধ্যে জিঙ্ক বা ম্যাগনেসিয়াম ডোপিং করলেও তাদের ডবল চার্জ আর হাইড্রোজেনের এক চার্জ মিলে গ্যালিয়ামের সমান অর্থাৎ তিন চার্জই হয়ে যায়। ফলে হোল তৈরি হয় না, অর্থাৎ এদের মধ্যে পি-টাইপের গুণ থাকে না (রেজিস্টিভিটি থাকে খুব বেশি)। এই ট্র্যাপ হওয়া হাইড্রোজেন তাড়াতে না পারলে এদের ডোপিং করে লাভ নেই।

৭০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসে থার্মাল অ্যানিলিং বা উচ্চ-তাপে এই হাইড্রোজেন আয়নকে হাইড্রোজেন গ্যাসে পরিণত করে তাদের তাড়াতে ক্রিস্টালগুলোর মধ্যে রেজিস্টিভিটি হুড়হুড় করে কমে চমৎকার পি-টাইপের গুণাবলি প্রকাশ পেল। নাকামুরা বললেন, আমানো-আকাসাকি যে পি-টাইপ গ্যালিয়াম নাইট্রাইড বানিয়েছেন, সেখানে ঐ আয়ম বিম অর্থাৎ লিবি পদ্ধতি ব্যবহারের জন্যেই এই হাইড্রোজেন তাড়ানো গেছে।

স্যাফায়ার সারফেসে গ্যালিয়াম নাইট্রাইড বাফার লেয়ার, তার ওপর এন-টাইপ গ্যালিয়াম নাইট্রাইড, তার ওপর পি-টাইপ গ্যালিয়াম নাইট্রাইড চাপিয়ে ইলেকট্রোড দিয়ে ব্যাটারির সঙ্গে জুড়ে দিতে আলো পাওয়া গেল, কিন্তু তার উজ্জ্বলতা তেমন বেশি না। এর রং টিউন করা দরকার, উজ্জ্বলতা বাড়ানো দরকার, তবে না ঘরে ঘরে এই আলো জ্বলবে।

আলো টিউনিং করা সম্ভব হল গ্যালিয়াম নাইট্রাইডের কিছুটা গ্যালিয়াম ইন্ডিয়াম দিয়ে প্রতিস্থাপন করে ইন্ডিয়াম গ্যালিয়াম নাইট্রাইড পি-এন জাংশনে অ্যাকটিভ লেয়ার হিসাবে ব্যবহার করে। আলোর উজ্জ্বলতা বেড়ে গেল এই ডাবল-হেটেরোস্ট্রাকচারে। এ বিষয়ে যত পরীক্ষানিরীক্ষা করতে লাগলেন, তত ক্রমে ক্রমে আলোর উজ্জ্বলতা বাড়তে লাগল। সাধারণ পি-এন জাংশনের জায়গায় এল মাল্টিলেয়ার স্ট্রাকচার। স্যাফায়ারের ওপর গ্যালিয়াম নাইট্রাইডের বাফার লেয়ার, তার ওপর এন-টাইপ গ্যালিয়াম নাইট্রাইড, তার ওপর এন-টাইপ অ্যালুমিনিয়াম গ্যালিয়াম নাইট্রাইড, তার ওপর জিঙ্ক ডোপ-করা ইন্ডিয়াম গ্যালিয়াম নাইট্রাইড অ্যাকটিভ লেয়ার, তার ওপর পি-টাইপ অ্যালুমিনিয়াম গ্যালিয়াম নাইট্রাইড, তার ওপর পি-টাইপ গ্যালিয়াম নাইট্রাইড – এই ছয় স্তরের বস্তু বানিয়ে এন- আর পি-টাইপ গ্যালিয়াম নাইট্রাইডকে যথাক্রমে নেগেটিভ আর পজিটিভ ইলেকট্রোডে যুক্ত করতেই ২.৫ মিলিওয়াট আউটপুট পাওয়ার পাওয়া গেল।

পথ প্রশস্ত করল কমার্শিয়াল ব্লু এলইডির।

ব্লু-এলইডির এই তিন কারিগরের মূল অবদানগুলো তাদের সময়সহ নীচের ছবিতে দেওয়া হল।

এই নীল আলোকে ফসফরের ওপর ফেললেই পাওয়া যায় হলুদ-সাদা আলো।

আলো তৈরির যত রকম পদ্ধতি আমাদের এখন জানা, তার মধ্যে এলইডি সবচেয়ে বেশি কার্যকরী। সেই কোন সুদূর অতীতে ‘মাটির প্রদীপ ছিল, সে কহিল, স্বামী, আমার যেটুকু সাধ্য করিব তা আমি’ বলে সূর্যের আলোর কাজ করতে চেয়েছিল। তাতে যে পরিমাণ তেল থেকে যে পরিমাণ আলো পাওয়া যেত, তা পরিমাপ করলে পাওয়া যায় প্রতি ওয়াট থেকে ০.১ লুমেন। এডিসনের লাইট বাল্ব নিয়ে এল যুগান্তকারী পরিবর্তন – প্রতি ওয়াট থেকে পাওয়া গেল ১৬ লুমেন। ফ্লুওরেসেন্ট লাইট, যাকে আমরা টিউব লাইট বলি, তাতে কার্যকারিতা বেড়ে হল ওয়াটপ্রতি ৭০ লুমেন আলো। আর এলইডি এখন দিচ্ছে প্রতি ওয়াটে ৩০০ লুমেন! শুধু তাই নয়, লাইট বাল্ব যেখানে জ্বলতে পারে ১০০০ ঘন্টা, ফ্লুওরেসেন্ট লাইট ১০,০০০ ঘন্টা, এলইডি সেখানে অন্তত ১০০,০০০ ঘন্টা। এডিসনের বাল্বে যেখানে প্রযুক্ত শক্তির মাত্র ৪% ব্যবহৃত হচ্ছিল আলো তৈরিতে, সেখানে এলইডিতে প্রযুক্ত শক্তির ৫০% আলো তৈরিতে ব্যবহার করা যাচ্ছে। পৃথিবীতে যত শক্তি কৃত্রিমভাবে তৈরি হয় শক্তি উৎপাদন কেন্দ্রগুলোতে, তার এক বৃহৎ অংশ কাজে লাগে আলো জ্বালাতে। ব্লু এলইডি আবিষ্কারের ফলে তাদের ওপর চাপ কমেছে।

আরসিএ নিজে যদিও করে দেখাতে পারেনি, জেমস টাইটিয়েনের স্বপ্ন সফল হয়েছে। ঢাউস পিকচার টিউবের টেলিভিশন এখন অতীত। ঘরে ঘরে শোভা পাচ্ছে দেওয়ালে টাঙানো টেলিভিশন। তৈরি হয়েছে ব্লু লেজার।

প্রকৃতিকে আলোকের ঝর্ণাধারায় ধুইয়ে দেওয়া সম্ভব এখন অনেক কম খরচে। ধরা যাক একটা বাড়িতে টিউবলাইট আর বাল্ব মিলে মোট আলো জ্বলে ১০০০ W, প্রতিদিন সন্ধ্যা ও রাতে ঘন্টা ছয়েক আলো জ্বললে মোট শক্তির পরিমাণ দৈনিক ৬০০০ WH. অর্থাৎ মাসে ১,৮০,০০০ WH বা ১৮০ kWH. এই কিলোওয়াট-আওয়ারকেই আমরা বলি ইউনিট।

এলইডি ব্যবহার করলে একই পরিমাণ আলো পাওয়া যেতে পারে ১০০০ W-এর বদলে ১০০ W থেকেই। অর্থাৎ, আলোর কারণে মাসে খরচ হবে ১৮০ ইউনিটের বদলে ১৮ ইউনিট। প্রতি মাসে সাশ্রয় ১৮০-১৮ বা ১৬২ ইউনিট। প্রতি ইউনিটের দাম গড়পড়তা ৫ টাকা হলেও, এই কারণে সাশ্রয় ৫ X ১৬২ = ৮১০ টাকা।

১০০ W এলইডি বাল্বের দাম আনুমানিক ২০০০ টাকা। ১০০০ W টিউবলাইট বা সাধারণ বাল্বের দাম হিসাবে না ধরলেও শুধুমাত্র ইলেকট্রিসিটি বিলের সাশ্রয়েই এলইডি বাল্বের দাম উঠে আসবে তিন মাসেরও কম সময়ে, তার পর থেকে শুধুই সঞ্চয়, যতদিন বাল্ব টিঁকে থাকে।

দেশে শক্তির প্রয়োজন যেখানে ক্রম-ঊর্ধ্বমুখী অর্থাৎ নতুন নতুন পাওয়ার প্ল্যান্টের প্রয়োজন হচ্ছিল, সেখানে এলইডি-র আবিষ্কারের ফলে আলো জ্বালানোর কারণে শক্তির প্রয়োজন কমে গেছে, সেটাও এক অতিরিক্ত লাভ।

এ সবই সম্ভব হয়েছে ব্লু এলইডি আবিষ্কারের ফলেই। আলোর জগতে এ এক নতুন যুগের সূচনা।

লেখকের অন্য লেখা:

    Leave a Reply

    Your email address will not be published. Required fields are marked *

    সর্বশেষ পোস্ট

    চুনী গোস্বামী: ক্রীড়াপ্রেমী স্কুল-প্রাক্তনীর চোখে

    কলরব রায়

    কিক অফ –  গেছেন পিকে, গেছেন চুনী, গেলেন বলবীর, স্বর্গের মেন স্টেডিয়ামে বাড়ছে ক্রমেই ভীড়। ইন্দ্রজ্যেঠু করো কিছু লাইভ টেলিকাস্ট, আমরা যাতে দেখতে পারি সেই গ্লোরিয়াস পাস্ট। __ “ছড়াbituay”: ২৬শে মে, ২০২০ [বলবীর সিং মারা যাওয়ার পরদিন]   ফেসবুকে ওপরের এই পোস্টটা করেছিলাম – ওটা ছিলো আমার বহুমুখী এবং বহু-বিলম্বিত প্রতিক্রিয়া। সুবিমল (চুনী) গোস্বামী যে আর ইহজগতে […]

    Read More

    প্রিয় তারিক ভাই

    প্রিয়াংকা আচার্য্য

     আপনার সঙ্গে আমার বেশ কিছু ছবি আছে। এটা সবচেয়ে সুন্দর। আমার খুব প্রিয়। তবে ছবিকে ঘিরে এমন অপ্রিয় এক শোক আঙুল নিঙড়ে যে এতো অসময়ে বের হবে তা কে জানতো!   আপনি ছিলেন আমার কৈশোরের ‘রিয়েল হিরো’- মুক্তির গান ছবির মোটা ফ্রেমের আড়ালে তীক্ষ্ণ দৃষ্টির সেই তেজদীপ্ত ছেলেটি। পরিচয় হওয়ার অনেক পরে জেনেছি যে আপনিই […]

    Read More

    বিদায় তারিক ভাই, বিদায়

    সুজন দাশগুপ্ত

    এই মাত্র খবর পেলাম, বন্ধু জিয়াউদ্দীন তারিক আলি আর নেই। কোভিড ১৯-এ আক্রান্ত হয়ে সোমবার সকালে বাংলাদেশে শেষ নিঃশ্বাস ত্যাগ করেছে। ‘৭১ সালে বাংলাদেশের মুক্তিযুদ্ধে অংশগ্রহণকারী তারিক আলী ছিলেন একজন উদার মনের মানুষ। বাংলাদেশে বহু কর্মকাণ্ডে তিনি নিবিড় ভাবে যুক্ত ছিলেন। মুক্তিযুদ্ধ যাদুঘরের অন্যতম ট্রাস্টি হিসেবে সেটিকে গড়ে তোলার কাজে ওঁর অবদান ছিল তুলনীয়। এছাড়া সম্মিলিত সামাজিক […]

    Read More

    মনখারাপের তারা – সুশান্ত সিংহ রাজপুত

    অনিকেত সোম

    প্রতিভাবান অভিনেতা সুশান্তের আকস্মিক প্রয়াণ একরাশ মনখারাপের পাশাপাশি শুধুমাত্র আমাদের ওঁর মৃত্যুর কারণের প্রতি কৌতূহল বাড়িয়ে দিল তাই নয় প্রশ্ন উঠিয়ে দিল ফিল্ম ইন্ডাস্ট্রির নোংরা রাজনীতি, অবসাদ, ফেলে আসা ভালোবাসা, জীবনে সঠিক ভালোবাসার মানুষকে অবিরত খুঁজে ফেরার সঠিক দিশার প্রতিও। কে এই SSR? একটু গুগল করলেই হয়তো তার হদিশ পাওয়া যেতে পারে। তবে আমার এই […]

    Read More

    কৈশোরের মুজতবা আবিষ্কার

    ভাস্কর বসু

    আমাদের কৈশোর কাল কেটেছে সত্তরের দশকে। সেই সময়কার বাংলা এখনকার থেকে অনেক আলাদা ছিল। তখন বাংলা ভাষার ও বাংলা মাধ্যম স্কুলের বেশ ভালো কদর ছিল। শিক্ষকরাও ছিলেন ছাত্রদরদী। শুধু পরীক্ষায় ভাল নম্বর নয়, তাদের সামগ্রিক বোধ যাতে পরিণত হয় সেদিকেও তাঁদের তীক্ষ্ণ নজর থাকতো। এছাড়া জানিনা কতটা বিশ্বাসযোগ্য হবে, সেই সময় আমাদের দক্ষিণ চব্বিশ পরগনার […]

    Read More
    +