Nhà phát minh Georges Claude. Ảnh: Scoopnest

Paris được mệnh danh là “Kinh đô ánh sáng” bởi vì đây là một trong những nơi đầu tiên sử dụng hệ thống đèn khí gas để thắp sáng đường phố. Paris cũng là nơi đầu tiên xuất hiện đèn neon nhờ sáng chế của Georges Claude, một nhà hóa học và kỹ sư người Pháp.

Các thí nghiệm trong gần hai thế kỷ đã mở đường cho sự ra đời và phát triển của ống phóng điện khí (gas discharge tube), hay đèn phóng điện khí. Quay trở lại năm 1675, nhà thiên văn học người Pháp Jean Picard nhận thấy phong vũ biểu thủy ngân mà ông sử dụng phát ra ánh sáng mờ nhạt. Đây là dụng cụ đo khí áp cấu tạo gồm một ống thuỷ tinh hàn kín một đầu chứa đầy thủy ngân, úp ngược trên một cốc hoặc chậu thủy ngân nhỏ. Áp suất khí quyển được đo bằng chiều cao của cột thủy ngân trong ống sau khi nó tụt xuống. Cuối cùng, giới khoa học hiểu rằng electron từ các nguyên tử thủy ngân bị ống thủy tinh hấp thụ, sau đó giải phóng ngược trở lại khi mức thủy ngân lỏng trong ống giảm xuống. Electron kích thích các nguyên tử trong hơi thủy ngân [nằm phía trên cột thủy ngân] để tạo ra ánh sáng mờ.

Rất lâu sau, nhà vật lý người Đức Heinrich Geissler đã sáng chế ra đèn geissler vào năm 1855. Đèn geissler thực chất là một ống thủy tinh dài chứa các chất khí phát sáng khi nối với nguồn điện cao áp.

Thành tựu khám phá ra khí neon là kết quả của những nghiên cứu phân tích thành phần không khí. Năm 1775, Henry Cavendish quan sát thấy một chút dư lượng khí sau khi ông cố gắng loại bỏ tất cả oxy và nitơ từ một mẫu không khí bằng phương pháp chưng cất phân đoạn. Đến thập niên 1890, nhà hóa học người Scotland William Ramsay phát hiện các khí neon, krypton, xenon [khi hợp tác với M.W. Travers] và khí argon [khi hợp tác với Lord Rayleigh]. Các loại khí trên cũng phát sáng trong môi trường điện cao áp. Nhưng Ramsay đặc biệt quan tâm đến khí neon, khi nó phát ra ánh sáng rực rỡ như ngọn lửa với nhiều màu sắc: đỏ, cam và vàng.

Vào đầu thế kỷ 20, nhà phát minh Georges Claude (1870 – 1960) tìm ra cách tăng quy mô của quá trình chưng cất phân đoạn. Ông có khả năng sản xuất tới 10.000m³ khí hóa lỏng mỗi ngày. Năm 1902, ông tham gia thành lập công ty L’Air Liquide chuyên bán các sản phẩm khí hóa lỏng phục vụ ngành công nghiệp sản xuất thép, và nó nhanh chóng phát triển thành một tập đoàn đa quốc gia.

Claude ban đầu hy vọng sẽ noi theo tấm gương của Ramsay, tiến hành các nghiên cứu để phát hiện những loại khí mới. Nhưng ông sớm nhận ra rằng mình không còn gì để khám phá nữa. Thay vào đó, ông bắt đầu tìm cách sử dụng khí neon – một sản phẩm phụ của doanh nghiệp khí hóa lỏng L’Air Liquide – để nó trở nên hữu ích với con người. Ông không thích ánh sáng đèn điện quá chói thời bấy giờ. Do đó, ông tìm hiểu thiết kế của tất cả những ống phóng điện khí được phát minh trước đó, cũng như bóng đèn sợi đốt cực kỳ thành công của Edison.

Claude đặc biệt thích thiết kế của đèn Moore, thiết bị được tạo ra bởi một trong những công nhân cũ của Edison, Daniel McFarlan Moore. Cấu tạo đèn Moore gồm một ống thủy tinh với các điện cực ở hai đầu. Bên trong ống thủy tinh chứa đầy khí nitơ hoặc CO₂ ở áp suất thấp. Đèn phát ra ánh sáng màu trắng khi nối với điện cao áp. Tuy nhiên, loại đèn này khá đắt tiền và có xu hướng rò rỉ khí, vì vậy nó không được người dùng ưa chuộng. Claude đã thay thế khí CO₂ bằng khí neon, đồng thời thêm bộ lọc carbon để loại bỏ các tạp chất trên điện cực bị đốt nóng. Từ đó đèn hoạt động mà không gây ra tiếng ồn và ánh sáng không mờ dần đi. Cuối cùng, ông chế tạo thành công một chiếc đèn ống neon dài 6m có khả năng phát sáng trong 1.200 giờ.

Claude trưng bày sản phẩm của mình tại Triển lãm ô tô Paris vào tháng 12 năm 1910. Những người tham dự khi đó đều rất thích thú và ngạc nhiên. Đèn neon có vẻ không lý tưởng cho việc chiếu sáng nói chung, nhưng nó rất phù hợp để làm các biển quảng cáo. Năm 1912, Claude bán tấm biển đèn neon đầu tiên của mình cho một tiệm cắt tóc trên Đại lộ Monmartre. Chẳng mấy chốc, biển hiệu đèn neon cũng xuất hiện trên sân thượng của quán rượu Cinzano nổi tiếng và lối vào Nhà hát Paris Opera.

Claude thành lập công ty thứ hai mang tên Claude Neon để tập trung sản xuất đèn neon. Ông kiếm được rất nhiều tiền nhờ các hợp đồng nhượng quyền thương mại loại đèn này. Ông được Mỹ cấp bằng sáng chế cho đèn neon vào năm 1915.

Ông trùm ô tô Earle C.Anthony – nhà phân phối duy nhất của Công ty xe hơi Packard tại California – đã mang những biển hiệu đèn neon đầu tiên đến Mỹ sau khi nhìn thấy chúng trong chuyến thăm Paris. Chúng thật hoàn hảo khi thắp sáng trong phòng trưng bày ô tô của C.Anthony ở trung tâm thành phố Los Angeles. Người qua đường liên tục dừng lại để chiêm ngưỡng những đèn ống khổng lồ phát sáng màu đỏ cam rực rỡ. Họ đứng đông đến mức thường xuyên gây ra ùn tắc giao thông.

Công ty Claude Neon chiếm lĩnh thị trường đèn neon và giữ vị trí độc quyền cho đến những năm 1920, khi bằng sáng chế của Claude hết hạn và bí mật thương mại bị rò rỉ ra ngoài, vào tay các đối thủ cạnh tranh.

Đèn neon sử dụng khí neon tinh khiết phát sáng màu đỏ cam. Các nhà phát minh nhanh chóng nhận ra rằng họ có thể tạo ra các màu sắc đa dạng bằng cách sử dụng những loại khí khác nhau – khí CO₂ (màu trắng), khí argon chứa một chút thủy ngân (màu xanh lam), khí helium (màu vàng).

Trong thập niên 1950 – 1960, đèn ống neon là thành phần quan trọng trong các mạch máy tính kỹ thuật số và máy tính để bàn đầu tiên. Mặc dù thời đại hoàng kim của đèn neon đã qua, nhưng ngày nay nó vẫn được sử dụng để làm các biển hiệu nhỏ, đơn giản.

Claude khá thành công trên con đường nghiên cứu học thuật và kinh doanh nhưng ông lại bất mãn với chế độ chính trị đương thời ở Pháp. Cụ thể, ông phản đối hệ thống dân chủ của Pháp, thay vào đó ông ủng hộ việc khôi phục chế độ quân chủ. Trong thời kỳ Đức chiếm đóng Pháp trong Thế chiến II, ông trở thành cộng tác viên của Đức Quốc xã. Khi chiến tranh kết thúc, ông bị kết án tù chung thân. Cuối cùng, ông cũng được thả ra sau khi các đồng nghiệp giúp ông cầu xin sự khoan hồng của Chính phủ Pháp. Ông qua đời vào năm 1960, hưởng thọ 90 tuổi.

Quốc Lê (Theo APS Physics)