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【日本人与诺贝尔奖】发明蓝色发光二极管,为人类带来白色照明——中村修二

2020年06月02日 科学家访谈

出自小城市的世纪大发明

中村修二是一位优秀的企业研究人员,从地方大学毕业后,就职于当地的中小企业,尽管经常与公司的上司争吵,但仍然坚持致力于自己感兴趣的研究,最终发明了全球无人能做到的蓝色发光二极管量产技术,并获得了诺贝尔奖。

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中村 修二(照片:Wikipedia)

中村于1954年5月22日出生在爱媛县四滨村(现为濑户町),一路从当地的高中和当地的德岛大学工学部研究生院毕业后,进入了当地的日亚化学工业公司。进公司后被分配到开发课,开始研究开发半导体相关产品。

当时日亚化学工业是一家生产荧光灯和电视显像管使用的荧光材料的中小企业,拥有员工200人左右。在那里,中村开始研究当时无人能做到的蓝色发光二极管量产技术。

为LED的实用化开辟道路

在光的三原色“红、绿、蓝”中,红色和绿色两种颜色的发光二极管(LED)已经实现。但只有蓝色发光二极管始终未能实现,全球的研究人员争相展开了研究。

如果能实现蓝色,组合这三种颜色就可以实现色彩丰富的屏幕,还可以制作出期盼已久的白色照明。还可以在墙壁上投影巨大的影像。LED不发热,因此不会浪费能源,而且经久耐用。

除此之外,还有一点也令人备受期待。那就是LED有望取代室内所有的照明器具。在此之前,室内照明一直使用荧光灯和白炽灯泡,有了蓝色LED,就能制作出白色LED,将照明更换成白色LED的话,亮度更高、寿命更长、价格也更便宜。

也就是说,LED是直接将电转换成光的半导体,因此消耗的能源少,比较节能。而且由于不发热,也不会损伤材料,寿命属于半永久性的,是理想的热源。

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现在的家庭常用的LED灯泡(摄影:客观日本编辑部)

中村经常参加学会,了解全球的最新研究动向。中小企业的研究人员之所以能做到这一点,是因为公司创始人小川信雄会长看好中村,提供了大量研究经费,让他自由发挥。

然而,中村迟迟没有取得成果。他还前往美国佛罗里达大学留学1年,进行了更高级的研究。回国后继续拼命研究蓝色发光二极管,为节约研究经费,他总是自己组装设备等。

研究与世界主流不同的课题

要想在全球竞争中胜出,必须独树一帜,做别人没做过的研究。因此,中村虽然会阅读其他研究人员发表的论文,但不会作为参考。在研究中,他只相信自己的实验结果,只相信自己的直觉。他对手工制作的实验装置反复进行改良,每天不断试错。

因为忙于实验,中村从不出席公司内部的会议,也不接电话。虽然被公司命令“中止研究”,但他完全无视,眼中只有实验。

全球围绕蓝色发光二极管的主流研究为采用硒化锌材料的研究。世界各地的大学和大企业的研究人员都是如此。公司也要求中村按照这个主题进行研究,但中村没有听从命令。

当时中村正在研究使用氮化镓的方法,这种方法被认为无法开发出蓝色发光二极管,已经被全球的研究人员放弃。中村觉得,即使与全球的竞争对手做相同的事情,胜算也比较小。

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如今的生活中随处可见LED(照片: 客观日本编辑部)

彼时,日亚化学工业的销售额持续走低,在与大企业的竞争中陷入了苦战,中村遭到了公司研究人员的冷眼相待。

1993年,中村终于发明出备受期待的蓝色发光二极管。成果发布后,在全球引起强烈反响,中村受邀参加了一系列的国际学会。期待已久的蓝色发光二极管的量产也成为可能,为LED的全面实用化开辟了道路。

中村随后推进的半导体激光器的开发也取得成功,他开始收到海外的大学和企业的邀请,最后从公司辞职,成为大学的研究人员。被在材料工程领域拥有世界一流成就的美国加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校聘为教授。

据说中国的交通信号灯全部采用LED,于2000年初先于日本引进了LED信号灯。

向公司索取合理的发明报酬

中村强烈认为,日本的研究人员没有从公司获得与成就相符的公正报酬。因此,他从公司辞职后,于2001年将老东家日亚化学工业告上法庭,要求其支付200亿日元的报酬等补偿金。东京地方法院一审判决日亚化学工业向中村全额支付200亿日元,在日本引起了轰动。

日亚不服该判决,向东京高等法院提出上诉,二审仅判决日亚支付8亿多日元。

不过,在日本社会,企业研究人员的发明得不到应有的报酬已经成为社会问题。

中村认为:“日本的教育不注重培养个人的能力和才能。应该废除现在这种只考知识的大学入学考试。大学教育也是错误的。必须实现培养学生真正才能的教育体系,否认日本无法在世界上胜出”。

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晴空塔的灯光,全部使用松下的LED灯。疫情期间特别点亮了象征地球颜色的蓝色灯光,希望全世界团结一致共同抗击肆虐全球的新型冠状病毒感染症。(照片:客观日本编辑部)

日文: 马场錬成(科学记者)
编辑翻译:JST客观日本编辑部

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