"LED蓝光之父",诺奖获得者中村修二,是怎样从垫底人生逆袭的?
《圣经》记载上帝创造的第一样东西就是光,它是人类存在的基础。自此,人类不断地发明和创造除日、月之外的人造光源,希望亮化黑夜,延长活动时间。
2018年8月"LED蓝光之父",一个三流学校毕业,企业技术员出身,自学物理却获得诺贝尔物理学奖的科学家中村修二先生现身北京世界科技创新论坛,全程读稿,却震惊四座,给在场的人留下了深深的思考。
三流大学,自学物理,孤立无援,如何拿到诺贝尔物理学奖?
中村修二先生生于1954生,1971年毕业于德岛大学,一所在当时日本高校排名中常年垫底的三流大学。毕业后,他进入一家规模很小的化学品公司(日亚化学公司)工作,在当时公司员工总数不到100人。据中村修二回忆,"整个公司还弥漫着臭鸡蛋气味(硫化氢,有毒的化学气体)"。在2014年的一篇新闻报道中,中村先生还透露,他曾在公司受到严重排挤,老板甚至问他为何还没有辞职。
二十世纪90年代,LED灯只有红色与绿色。蓝光LED灯技术迟迟无法突破导致LED灯产业始终不能进入照明领域,因此蓝光LED灯被科学家称为"二十世纪的世界难题"。
所谓环境造英雄,正是在这样设备不够先进、团队不够精良、经费不够充足的条件下,中村修二,一个小型化学品企业员工,独自攻克了这个世界难题。
1988年,中村修二主动向董事长提出要制备氮化镓蓝光发光二极管。董事长当即决定资助500万美元的设备支持。此后,日亚化学公司先资助中村修二到美国佛罗里达州立大学学习有机金属气象法。1989年,又从日本酸素制造购买了一台MOCVD设备供中村修二研究。
中村修二的研究之路并非一帆风顺,其中最大的障碍不仅是资金的匮乏,还有公司的不认可。对于日亚化学公司来说,如果研发成果直接投入市场的可能性太小,那么研发便是无用的。日亚化学公司第一代社长支持中村修二,竭力帮助他研究,但是第二代社长反对这一"烧钱"的项目,期间几度终止他的项目进程,所有余下的研究都是他暗地里进行的。
在就职的20年间,他先后发明了蓝光LED、绿光LED。1998年,中村修二利用红、绿、蓝三种LED制成白光LED,让LED灯真正应用于人们日常生活照明中,标志着LED灯正式进入照明领域。2014年, 他因2014年发明的"高效蓝色发光二极管"获得2014年诺贝尔物理学奖。
中村先生在2001著书《我的思考, 我的光》中说到,"许多专家都说要了解半导体,必须要有量子力学的基础,如果没有这些基础知识,就无法从事半导体研究。可是,我是不具备量子力学基础知识的人。如果当时我有这点常识,或许就会听专家的话,从量子力学学起。还好,我并没有这样的常识,认为没有量子力学基础也可以了解半导体的原理。因为其实只要找到另一个可以取代量子力学了解物体性质的'语言'即可。那么,另一个'语言'是什么?对我来说,就是实验的结果,一遍遍深思实验后的结果,就是我认识或了解事物的工具"。
2015年1月16日在东京的驻日外国记者协会举行的记者会上,中村先生批评了日本的专利制度和整个东亚教育体系。他抨击了日本的教育制度,称大学入学考试制度非常糟糕,中国和韩国也都如此,所有高中生的教育目标都是考入著名大学。他认为亚洲的教育制度是浪费时间,年轻人应该学习不同的事情。
"LED蓝光之父"最关心LED在什么领域的应用?
众所周知,LED灯有节能、光效高、寿命长、环保、体积小等优点使它替代传统照明已然成为一种世界趋势。如果用LED照明替代传统照明,能极大地减少能源的消耗,缓解环境的恶化。
LED 灯除了在照明产业有光明的前景,在其他行业的潜力也不容小觑。白色LED灯的光谱包含光合有效辐射的波段,因此可以被植物利用进行光合作用。在同等照度下,其光合作用效率约相当于阳光的73%。也就是10000Lux照度的日光灯光,约相当于7300Lux左右的阳光。虽然一般照明用的白光LED灯,光谱集中于可见光偏蓝, 对植物进行光合作用的效率比较差。但是将LED灯光域进行人为调试,应用于植物工厂,也有极大的前景。
中村修二表示"我的兴趣是植物工厂,利用LED照明可以用于植物工厂,这个存在巨大的市场空间。在硅谷好多风险投资人士也非常追捧植物工厂的概念。有一些地方不符合非常好的生产条件,所以有了这个植物生产的工厂可以解决这个问题。"将LED灯应用于现代农业植物工厂模拟自然光照。植物工厂是以智能控制为核心人工模拟植物生长所需的光照,湿度等条件,摆脱自然条件的束缚。
LED之后谁主沉浮?固态激光照明效果是蓝光LED的一千倍
有人曾预言,爱迪生发明的白炽灯点亮了20世纪,中村修二发明的蓝光LED将点亮21世纪。但是现在,中村先生告诉大家LED之后的第三代要来了,固态激光照明将进一步打破人类想像的藩篱。
激光光源是基于半极性氮化镓激光二极管,并结合先进的荧光粉技术。由于激光集中于荧光粉上某个微小点发射光线并转换成白光,光源能够输出安全且高度准直的白光,再加上使用微小的光学透镜及反光罩,对光进行优异的控制以实现较好的照明效果。相比蓝光LED,激光器不存在的光效下降的问题,在照明上,激光照明可实现非常高的效率。
2016年,深圳市中光工业技术研究院暨中村修二激光照明实验室在深圳南山区正式揭牌。这是一家从事激光照明等工业技术攻关、致力于技术产业化的民办非企业单位。中村修二教授担任实验室主任,负责实验室的牵头组建和后续运营工作。
中村修二先生表示,我们已经进入了第三个时代,固态激光照明。对比蓝光LED,激光照明灯拥有更高的能量密度。激光照明灯之所以能应用于照明行业,是因为其有高能量密度的特点,用一个非常小的芯片就可满足照明需要,弥补传统LED灯的不足。
它的尺寸和芯片一样大,而照明效果是蓝光LED的一千倍。如果未来照明行业不断推进,传统LED灯过渡到激光照明,可以极大地降低照明的成本。LED的汽车大灯照射距离只有300米,如果用激光照明,照射距离可达1公里。
在一个科技大爆炸的时代,科学技术不断迭代,但是科学精神和逆流而上的品格却永远不会OUT。(完)