2014年10月7日，諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)宣布將2014年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予日本的赤崎勇、天野浩和美籍日裔的中村修二，以表彰他們發(fā)明藍(lán)色發(fā)光二極管（LED）。
此時(shí)，正在日本的中村還在睡覺(jué)，醒來(lái)后他告訴記者：“這簡(jiǎn)直難以置信”。與赤崎勇和天野浩正統(tǒng)的高�？蒲谐錾聿煌掌蠹夹g(shù)員出身的中村在科研道路上走得十分坎坷。
坎坷科研路
日本日亞化工的地下室里，一個(gè)穿著工作服的日本中年男子正在悄悄搗鼓自己的實(shí)驗(yàn)，查閱文獻(xiàn)、樣品試驗(yàn)、整理數(shù)據(jù)……無(wú)數(shù)個(gè)日夜的期待、失落、推倒重來(lái)造就了中村的傳奇。
1979年，25歲的中村以技術(shù)員的身份加入了日亞化工，把最好的年華奉獻(xiàn)給了這家重銷售、輕研發(fā)的小公司。
當(dāng)時(shí)，盡管紅光和綠光LED技術(shù)已成熟多年，但藍(lán)光LED的技術(shù)難題卻長(zhǎng)期困擾著科學(xué)和工業(yè)界。少了它，就無(wú)法利用三原色原理合成白色照明光源。當(dāng)時(shí)，大多數(shù)科學(xué)家選擇氧化鋅和硒化鋅作為發(fā)光材料，中村卻劍走偏鋒，開(kāi)始研究氮化鎵的可行性。為此，他于1988年赴美留學(xué)，研修用于制造藍(lán)光二極管的結(jié)晶生長(zhǎng)技術(shù)。
“我來(lái)自一個(gè)小公司，預(yù)算和科研人員都很少，我當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)關(guān)于氮化鎵的文章很少。”中村在中科院理化所的學(xué)術(shù)講座中告訴《科學(xué)新聞》，這是一個(gè)出文章的好研究選題，他的科研之旅也就此展開(kāi)。
但是由于中村濃重的英語(yǔ)口音，再加之沒(méi)有論文基礎(chǔ)，受到了周圍科研環(huán)境的排斥。一年的美國(guó)訪學(xué)后，他幾乎無(wú)功而返。
回到日本，由于公司領(lǐng)導(dǎo)不允許他繼續(xù)進(jìn)行LED研究，因此他只能轉(zhuǎn)戰(zhàn)地下室，先后研發(fā)出了采用氮化鎵的發(fā)光二極管以及雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的氮化鎵發(fā)光二極管，并于1993年11月29日正式發(fā)布了該技術(shù)，開(kāi)啟了繼愛(ài)迪生以后的新固體照明時(shí)代。
光環(huán)背后
2000年，中村加入了該領(lǐng)域?qū)嵙︻H強(qiáng)的研究型高校——美國(guó)加州大學(xué)圣芭芭拉分校。
諾獎(jiǎng)得主赫伯特·克勒默因?qū)雽?dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)展應(yīng)用于高速光電子元件獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。同時(shí)，他于1976年加入圣芭芭拉分校時(shí)，說(shuō)服學(xué)校將有限的資金投入到剛成型的化合物半導(dǎo)體技術(shù)，使得該校在這一領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位。
但克勒默的半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)研發(fā)之道，也不平坦：“最后一步發(fā)生在1963年……我把想法寫(xiě)下來(lái)，并將論文提交至《應(yīng)用物理學(xué)快報(bào)》，被拒了。別人說(shuō)服我不要與這個(gè)結(jié)果抗?fàn)帲寝D(zhuǎn)投《電氣與電子工程師學(xué)會(huì)會(huì)報(bào)》。文章發(fā)表了，卻被人們忽視……最后一個(gè)諷刺的地方是：我被拒絕利用資源研發(fā)新的激光，依據(jù)是，這不可能有任何新的應(yīng)用。”
克勒默的一個(gè)重要思想就是現(xiàn)代LED技術(shù)的效率來(lái)自于將電力轉(zhuǎn)換成光。正如他所預(yù)見(jiàn)的，一項(xiàng)重大的技術(shù)突破創(chuàng)造了它自己的應(yīng)用。
1993年11月29日，一項(xiàng)技術(shù)的問(wèn)世震驚了整個(gè)世界。“大自然的一個(gè)很小的瑕疵終于被發(fā)現(xiàn)了。”加州大學(xué)圣芭芭拉分校校長(zhǎng)、美國(guó)工程院院士、中國(guó)工程院外籍院士楊祖佑在講座介紹中提到，這標(biāo)志著高亮度藍(lán)光LED橫空出世。
克勒默仍然清晰地記得自己第一次看到高亮度藍(lán)光LED，是在德國(guó)斯圖加特一位同事的實(shí)驗(yàn)室中。“這個(gè)東西一點(diǎn)亮，我完全震驚了。”克勒默說(shuō)：“你認(rèn)為你將會(huì)從事這方面研究嗎？”同事回答：“克勒默博士，我們別無(wú)選擇。”
有一次，克勒默在德國(guó)物理學(xué)會(huì)上見(jiàn)到了正在演講的中村�？死漳嬖V他：“我們今天見(jiàn)證的是電燈泡時(shí)代結(jié)束后的新紀(jì)元。”“他的小燈比之前的藍(lán)光LED要亮一百倍。真的，非常出色。”
“我確定有其他人也在進(jìn)行氮化物的研究……但是中村是突破這一技術(shù)的人。沒(méi)有其他人接近這個(gè)突破點(diǎn)。”克勒默評(píng)價(jià)道，“當(dāng)然他的產(chǎn)業(yè)背景也在這個(gè)特殊的案例中給予他幫助，因?yàn)檫@在當(dāng)時(shí)的確帶來(lái)了產(chǎn)品。”
點(diǎn)亮21世紀(jì)
“白熾燈照亮了20世紀(jì)，而LED燈將點(diǎn)亮21世紀(jì)。”諾獎(jiǎng)委員會(huì)在頒獎(jiǎng)詞中寫(xiě)道。
現(xiàn)在，藍(lán)光LED的產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用在全球的千家萬(wàn)戶，讓家庭的夜晚也亮如白晝，但消耗的能源卻要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于白熾燈和日光燈。這在以節(jié)能減排為全球發(fā)展重點(diǎn)的21世紀(jì)，無(wú)疑具有重要的意義。
“我們不是在討論如果把事情做得更好，而是做一些我們從來(lái)無(wú)法做到的事情。”克勒默在2006年中村獲得“千禧技術(shù)獎(jiǎng)”的新聞發(fā)布會(huì)上表示。
LED燈還將幫助全球愈15億人告別黑暗的時(shí)代，LED燈的低能耗將讓采用太陽(yáng)能小型電站電力的地方實(shí)現(xiàn)照明。
“電燈泡大肆消耗能源，以熱能的形式浪費(fèi)95%的輸出量。”作家鮑勃·約翰斯通在他的著作《中村修二與照明技術(shù)革命》中提到，“到2010年，隨著設(shè)備性能不斷提升，價(jià)格大幅下跌，LED技術(shù)將替代美國(guó)各家各戶的白熾燈以及辦公室和商業(yè)場(chǎng)所的日光燈。到2020年，這些小小的燈光很可能會(huì)取代所有傳統(tǒng)形式的照明，可能探照燈除外。”■