Как он работает? Диоды изготавливаются из маленьких кристаллов кремния (маленькие черные точки на вашей ладони, если на нее высыпать немного сухого песка)[158]. Вырастите этот маленький фрагмент в кристалл, и вы получите сырье для внутренностей компьютеров, мобильных телефонов и других электронных устройств. В нормальном состоянии кремний не очень хорошо проводит электричество. Чтобы заставить его работать в светодиодах, к нему необходимо добавить примеси других материалов. Разрежьте кристалл на две части и к одной из них добавьте атомы бора. В результате некоторые атомы кремния потеряют свои электроны, на их местах останутся «дырки», и атомы получат некоторый положительный заряд (так называемая акцепторная примесь). К другой половине кристалла кремния добавьте атомы сурьмы; в нем появятся лишние электроны и отрицательный заряд (так называемая донорная примесь). Главное произойдет, когда вы соедините два этих «легированных»[159] кристалла кремния вновь. Включите их в цепь (она будет называться диодной), и вы увидите, что электрический ток течет в ней только в одном направлении. По мере протекания тока лишние электроны «перепрыгивают» через место контакта кристаллов и занимают свои места в дырках, в результате чего их атомы рекомбинируют с облегчением – излучением фотона. Вот что происходит в светодиоде: электроны перепрыгивают через область контакта двух кристаллов. Именно поэтому это такой эффективный способ получения света: впустую не тратится практически ни капли энергии.

Светящиеся червячки и светлячки

Живые организмы тоже могут излучать свет. Но не для того чтобы читать в темноте или освещать себе путь, а чтобы привлекать партнеров или отпугивать хищников. На земле хвосты светящихся червяков и светлячков мерцают, точно огонек свечи в ночи. В глубинах океанов замечены величественные кальмары, сардины и морские звезды, которые освещают океанскую толщу таинственным голубоватым светом. По-научному этот подводный фейерверк называется биолюминесценцией. Он порожден возбужденными атомами, которые выплескивают избыточную энергию.

Разумеется, живые существа создают свет по-своему. Светлячки не поджигают себя, как свечи, и не работают на батарейках, как карманные фонарики. Они заставляют химические вещества, которые накапливаются в их теле (люциферин и люциферазу), взаимодействовать друг с другом и генерировать свет. Это похоже на химические фонари, которые развешивают по стенам поездов на случай аварии. Разломите такой фонарь пополам, и вы разрушите стеклянный контейнер, смешав два вещества и создав свет в качестве побочного продукта реакции. От личинок или светлячков много света получить невозможно. Чтобы добиться яркости свечи, нужно более сотни светлячков[160]. Однако само явление выглядит впечатляюще.

Из этой главы вы узнаете…

Почему мачты с радиоантеннами тянутся высоко в небо – а мобильные телефоны легко умещаются в кармане.

Как «червяк» помог создать современную глобальную сеть связи.

Почему вы не можете приготовить корму из курицы[162] с помощью смартфона.