青は何故出にくいのでしょう？

質問

青色発光ダイオードも、青いバラも、有機ELの青を発光する素子も、作り出すのにとても苦労しています（苦労していました）。

　なぜ、他の色と違って、青は苦労するのでしょうか？

　波長帯が関係するのでしょうか？

　もし、答えが正しいと確定していない場合でも、自分はこう思うという考えがあれば教えてください。

　一般論でもかまいません。

　無知な学生の素朴な疑問にお答えください。
　どうぞ宜しくお願いいたします。

回答No.7

Massy57 · ベストアンサー

発光素子の発光波長は、素子材料のバンドギャップに関係があります。
　波長が短い→バンドギャップの大きな材料が必要
通常の発光が可能な半導体材料はバンドギャップが小さいのでGaPで純緑が限界でした。よりワイドバンドギャップな材料として、SiC、ZnSe、GaNが候補となりましたが発光効率という点でまず間接遷移であるSiCが脱落、直接遷移であるZnSeとGaNが生き残り、p,n型半導体が自由に作れるZnSeが着目をを浴びましたが、寿命が不十分で実用化に至らず。日亜化学の中村修二さんが実用的なpGaNの開発に成功、今日の青色LED隆盛をもたらしました。LEDの場合はpnの荷電子制御が可能でバンドギャップの大きな材料がなかなか作れなかった（半導体の寿命、効率は原則欠陥密度に左右される　ZnSeは欠陥密度を下げきれなかったがGaNは欠陥密度とは独立して発光効率、寿命が得られるという物理学の新しい概念を中村さんは見いだされました）ことが青色LEDがなかったことの理由です。有機ELもほぼ同様の理由と思います。

要は青色→波長が短い→高いエネルギーが必要
という点でしょうか

青色ばら　ようわからん

お礼

半導体材料の詳しいお話を聞かせていただいてありがとうございます。
とても参考になりました。

最後に、ここで皆様にもう一度お礼もうしあげます。学生の素朴な疑問に答えてくださって感謝しております。色々調べていくと奥が深く面白く感じました。どうもありがとうございました。

回答No.6

pochi_won

短波長になるほど色温度が高くなるのと関係がありそうな気がします。
例えば、ロウソクの光と太陽の光を比べた場合、太陽の方が色温度が高いです。そして短い波長がたくさん含まれています。
ＬＥＤも赤と青とでは青の方がＶＦが高くなります。
つまりエネルギーとして放出する場合に、長い波長の方が放出されやすく、短い波長を同じ量（輝度）だけ出そうと思うと、長い波長以上に高いエネルギーを掛け、また、それを受け止めて光として放出できる構造が必要になのが、従来のＰＮ接合ではＶＦが低く受け止められない？ので、これを改良するのに苦労があったのでは、などと勝手に推測しております・・・

根拠はまったくありませんので、てきとうに聞き流してください（笑

お礼

色と温度の関係ですか～。おそらくエネルギーの放出に関係するのだと思いますが、イメージがしやすくて分かりやすいです。

とても参考になりました。回答ありがとうございました。

回答No.5

Bubuca

質問に対する返事にはならないんですが、花の色と発光ダイオードなどでは色の概念が違うので、同じ議論には乗せにくいです。
他の方もおっしゃっていますが、わたしは別の観点から。

花の色は反射光で白色光（太陽光など）があたって、主に青が反射されて残りの色が吸収された結果です。光源によって色の見え方が変わってきます。こちらは絵の具などの色の三原色（減法混色といいます）をあてはめて考えます。

ダイオードなどは光源ですから、見えている色（波長）の光を発射（放射）しています。こちらには光の三原色（加法混色といいます）をあてはめて考えます。色の見え方を変えるにはフィルターを使うか別の色の光源を並べる必要があります。カラーテレビやコンピュータなどで扱うRGBと同じ扱いです。

このように反射光と発射光の違いがあるので同一にはできません。
青色の花を持たない植物でも遺伝子を持っていれば発現させることができますし、遺伝子を組み込んで実現できるかもしれませんが、遺伝子をみつけて安定して完成させるには技術的に大変に難しいと思います。

光源の場合は振動数の高い領域で、狭い特定の波長を発射させる必要があるので、適した材料を見つけるのが困難なのだと思います。

お礼

ええ。そうですね。反射光と発射光の違い、この間友人と続きを話していて違いに気付きました。少し恥ずかしいかぎりです。
分かりやすいご指摘感謝いたします。

回答No.4

c80s3xxx

青い花はいくらでもあります．青いバラがないのは，単にバラの持っている遺伝子の問題です．長い進化の過程でそういう色素を作れるような遺伝子を獲得できなかったか，なくなってしまったか，なんでしょう．

一方，青いLEDが難しかったのは，青の発光の可能な条件を満たす化合物で，LEDとしての動作条件を設定できるような物質がなかなか見つからなかったというのが理由です．候補になるような化合物はいろいろあったわけですが，たまたまそういう物質がLEDとしての動作が可能な状態に持っていくことが難しいものしか知られていなかった，といってもいいでしょう．今後，偶然かもしれませんが，いい材料が出てくる可能性はあります．赤いLEDはたまたま既存のよく知られた半導体材料が使えた，というだけで，波長との直接的な因果関係はないでしょう．

青のELも状況は似たようなものだと思います．たまたま波長の長いものしか見つかっていないだけ，というか．

なお，レーザーダイオードについていえば，レーザー条件を作る加工技術の問題で，短波長は難しくなってきます．

お礼

回答ありがとうございます。

とても参考になりました。

偶然の産物ということがどうやら正しいのかなと思いつつあります。
友人に短波長域説をごり押ししていたのですが…。

補足

なるほど、やはり偶然の出来事なのですか。

　ちなみに私の考えでは、短波長であるためにより大きなエネルギーギャップを必要とするため、自然界で起こりにくいのではないかと思ったのですが、それはレーザーダイオードに関して言えるようですね。

回答No.3

wandermountain

青の波長は短いから、少しずれるだけで、色が違ってきてしまう。だからデジタルカメラの青の再現性は低い、と自分のデジタルカメラに腹を立てながら想像していますが、いかがでしょうか？

お礼

回答ありがとうございます。

私も、短波長域であることが理由なのでは？と考えていました。
でも、青いバラはちょっと理由が違ってくるようですね。

回答No.2

MIYD

ダイオードのことはわかりませんが、
青い花自体はたくさんありますよ。

青いバラを作るのに苦労しているのはNo1さんの回答のとおりで、どんな色の花であれ違う色(とくに色素の合成経路が元とぜんぜん違う色)にするように遺伝子組み替えをするのは大変だと思います。

青い花の植物が赤い花になるように遺伝子改変をするのは簡単だという話は聞いたことがありません。

参考URL：

http://ww6.et.tiki.ne.jp/~barchetta/blueflower.htm

お礼

確かに、青い花はたくさんあるようですね。
つまりダイオードと青い花は少し切り離して考えねばならないようですね。

回答ありがとうございました。

回答No.1

lovers_miney

おじゃまします～こんにちは！

あんまり詳しい事は分からないのですが、青いばらについては知っていたので。

もともとバラには青の色素（遺伝子）がほとんど無い状態なんだそうです。
「バラ＝赤系」ですよね。そうなんです、赤系の遺伝子が多いんです。
だから青いバラができた！といっても真っ青な青ではなく、
紫っぽいバラになるのです。

こんど福岡でアイランド花どんたくに
青いバラがあるそうなんで見に行こうと思っています＾＾

お礼

なるほど、青いバラはそういった理由で見られないのですか、
生物的な要因なんですね。

私も、福岡で青いバラが見られるというニューステレビで見ました。
近ければ是非見たかったのですが…残念。

回答ありがとうございました。