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輸在起跑線上的“藍光之父” 斷言:激光照明將取代LED照明

發布日期:2016-12-29    【字號:  
  OFweek半導體照明網訊 提起中村修二這個名字,大多數中國人可能還是比較陌生的,但是提及如今遍布生活方方面面的LED藍光燈,大家肯定不會陌生。這位被譽為“藍光之父”的日裔美籍科學家,在2014年獲得諾貝爾物理學獎,現為美國加州大學圣塔芭芭拉分校工程學院材料系教授,近日應中國科學技術大學、合肥科學家企業家講壇、三通信息科技(合肥)有限公司、安徽燈飾照明商會等單位邀請來肥參加2016中國LED行業峰會,記者有幸專訪了這位充滿傳奇色彩的諾貝爾獎獲得者。
 
  小企業里走出的“藍光之父”
  出生于日本伊方町普通家庭,25歲畢業于并非名校的日本德島大學,就職于窮鄉僻壤的小企業,并研發出藍光LED。 45歲“裸辭”,從日本“技術工人”變為美國大學教授和科研領軍人物。50歲因專利訴訟案起訴老東家獲得8.4億日元補償,最終在60歲時獲得諾貝爾物理學獎,擁有億萬資產。他的研究成果改變了21世紀的照明,造福了全世界——一見到中村修二,當記者將這位諾貝爾獎獲得者的經歷用簡單的話語進行概括求證時,中村修二博士卻對他取得的成就不以為然。
  “我從德島大學畢業后就進入了日亞化學工業公司擔任技術員,工作之初接到一個研發紅色發光二極管的任務。不過當時的日亞化學只是一家名不見經傳的小企業,此前并沒有在這個項目上有過任何成就。不過好在當時在一些國家已經有了這方面的研究,于是我就自己一點一點地搜集這方面的資料,自己研究自己動手做,一個項目磨了十年,紅光LED研究完成后,在這些工作的鋪墊下,終于在1993年研究出藍色發光二極管?!?/span>
  簡單的語言中,中村修二將這一造福人類的巨大發明“輕描淡寫”,但其實研究過程背后的波折與堅守最為重要。中村修二在剛開始研究藍光二級管的時候使用的是movcd裝置,這種價值2億日元(約合1200萬元人民幣)的裝置給他和公司都帶來了不小的壓力。但是用這種裝置做了幾個月的實驗,卻始終沒有做出被譽為“第三代半導體材料”氮化鎵的結晶體。而且,因為氮化鎵熔點高,缺乏匹配襯底(相當于造房子時候的地基),晶體生長十分困難,所以當時國際上的大多數研究人員都放棄了對氮化鎵的研究,轉戰硒化鋅,業界普遍認為選擇氮化鎵無異于一場賭博。
  “有一段時間,我也很是灰心喪氣,產生了從公司辭職的想法,但心中總有不甘,不想就這么放棄,因為在10年的紅光LED研發過程里,實驗室里幾乎的所有儀器裝置都是我親手搭建的。于是,我思考著,能否在徹底放棄前,利用現有儀器對MOVCD進行改造呢?或許進行改造之后,能夠得出滿意的結果呢?!?/span>
  堅定了這個想法后,中村修二上午改造裝置,下午做試驗,一年半的時間里幾乎沒有休息一天,終于將原有的MOVCD裝置改造成雙氣流MOVCD。艱辛的付出自然得到滿意的回報。在廢寢忘食的工作中,有一天,中村修二在實驗中得到了自己孜孜以求的氮化鎵結晶體顆粒,而且非常完美?!坝谖襾碚f,這真的是一個非常大的自信心的提升,原來我可以通過這種方式得到自己想要的結果?!睆拇艘院?,這臺雙氣流MOVCD產出的每一項試驗結果竟然都是世界首創,最終中村修二在一系列科研基礎上研制出了藍光LED。
  藍光LED照亮21世紀
  在近期合肥召開的2016中國LED行業峰會上,國內國際最新的LED行業發展動態和成果,逐一地向社會各界展示。越來越多的LED產品正在悄無聲息地改變影響著我們普通民眾的生活,誠如諾貝爾獎委員會在頒發給中村修二的頒獎詞中寫道:“白熾燈照亮20世紀,而LED燈將照亮21世紀?!?/span>
  簡單地說,人類第一代照明是各種自然火光,第二代照明是包括普通鎢絲燈泡、鹵素燈等在內的各種白熾燈,第三代照明是通過各類型氣體或弧光放電的照明燈光,如日光燈、熒光管節能燈、氙氣燈等,第四代照明是固態光源,也就是各種LED燈。但是從1962年世界上第一個可見光譜范圍的LED被發明以來,科學家都只研發出紅光和綠光LED技術,而藍光LED的技術難度要大得多,它在長達數十年的時間里都讓科學界和工業界備感困擾?!叭绻鄙偎{光LED,我們就無法利用三原色原理合成白色照明光源?!敝写逍薅蜃x者普及了這項科研成果的最基礎常識。
的確,隨意留心身邊,我們就能發現越來越多的LED產品。路邊的路燈、戶外的燈箱、家里的吊燈、便攜的臺燈,越來越多的LED燈逐步取代白熾燈、熒光燈,相機、手機、超薄電視的屏幕等也都用的是LED產品,就連一些汽車大燈的照明也開始用上了LED。
  “多數LED的能耗可以低至普通燈泡的不到1/20,但耐久度分別是熒光燈和白熾燈的10倍和100倍,且照明效果更加穩定,元件使用壽命也大大延長。由于全世界有1/4的電力被用于照明用途,這種更加節能高效的燈具在全球壓縮二氧化碳排放的大背景下將具有愈發重要的意義。LED燈還將幫助全球超過15億人告別沒有照明的時代,LED燈更低的能耗將讓采用當地太陽能小型電站電力實現照明成為可能?!敝写逍薅τ贚ED產業帶來的革命性變化顯得信心十足,這也正是2014年諾貝爾物理學獎在全球變暖的背景下頒發給他的重要意義——這項只有“20歲”的“年輕”發明之所以獲獎,是因為這種用全新方式創造的白色光源已經“讓我們所有人受益”。
  “隨著中國快速發展,環境污染問題日益嚴重,中國也可以在能源利用方面進行合理調整以緩解環境污染。比如大規??焖俚匾隠ED照明,節省能源,減輕環境污染,這應該是未來的一個大方向?!敝写逍薅岢隽俗约旱慕ㄗh。
  未來十年,激光照明將取代LED照明
  盡管憑借著藍光LED技術發明者的身份在全球享有盛譽,但中村修二仍然沒有停止探索的腳步。他曾多次在國際學術研討會上表示,“使用藍光LED的白光LED技術早晚會消失”。此次來肥,他也圍繞著LED產業的諸多新趨勢進行了闡釋,紫光LED、Micro LED(LED微縮化和矩陣化技術)、激光照明、LiFi(光無線通信)等一批新技術都被一一提及。
  “青少年,尤其是12-13歲的青少年,應當少看液晶屏幕,那樣會影響視力,同時家中應當盡量減少使用LED,否則孩子會因為受到太多藍光照射,對成長產生問題?!敝写逍薅硎?,現在大規模使用的藍光LED確實對眼睛有一定傷害?!耙话銇碚f,正規廠家的合格產品,不會存在藍光過量的隱患。但部分不規范廠商在生產時并不注意控制藍光的強度,造成藍光過量,就會影響視網膜,對眼睛造成藍光輻射損害,應避免用眼睛直視光源,并且要注意使用時間,每隔20-30分鐘閉目休息一會兒?!?/span>
  目前,中村修二正在對藍光LED進行改善,通過研發對人體完全無害的紫色光LED,構建第五代照明模式?!拔以诿绹墓維ORRA2010年已經把紫光LED產品化了,不久的將來中國也將會有紫光LED,這種紫光LED不僅可以照明,還可以對水體進行凈化循環?!?/span>
  除了紫光LED,中村修二表示,就他所研究的領域來看,10年后,激光照明很可能會代替現在的LED照明?!凹す庹彰鞯男适荓ED的上千倍,一個激光燈能夠照亮100平方米的面積,不僅能增加投射距離、提高安全性,同時體積更小、結構更緊湊,并能應用到多個廣泛層面當中去。但由于激光照明目前價格太高,導致應用率不高,相信未來將會是一個大趨勢?!?/span>
  此外,中村修二還介紹了LED在其他多領域的前沿應用,也讓人大開眼界,諸如Micro LED(LED微縮化和矩陣化技術)、LiFi(光無線通信)等?!半娨曇壕э@示屏上正在嘗試運用的Mirco LED技術,在成熟后能將轉換效率提升至50%甚至更高?!敝写逍薅酚^地預估,如果這一技術應用到智能手機上,電池將獲得超過現在5倍的電量。而LED未來應用到光無線通信傳輸系統中,我們只要回家把LED燈打開,手機就能馬上獲得無線網絡信號,而且可以進行圖片、音樂和視頻的高速傳輸,這種LiFi(光無線通信)技術已經在阿聯酋迪拜實現了,未來也能解決中國國內因為人口眾多,導致WIFI信號體系超負荷運行,速度較慢的現實難題。
  Ph.D學位激勵走上藍光研發道路
  與其他諸多獲得諾貝爾獎的科學家相比,中村修二的成長之路,簡直是“輸在起跑線上”的典型代表。
  他出生在漁民家庭,中學也不出眾,在高中階段的夢想是考上一所好大學,但他的考試成績總是很一般,大學更是在日本排不上號的偏遠地方大學——德島大學。大學畢業后,他也想進入名企,比如索尼松下東芝,但恰巧他的孩子在這時出生了,舉家前往大城市慢慢找工作經濟上承受不了,于是在拿到碩士學位后直接選擇在島上一家民辦鄉鎮企業——日亞化學上班,先養家糊口再說。他的背后沒有團隊服務,更沒有強有力的支持,10年時間研發出來的紅光LED競爭不過大公司,產品完全沒有銷路,在日亞很不受待見。
  可就是這樣一個在很多高材生看來“輸在人生起跑線上”的工程師,卻是憑著自己一股不服輸的“氣”,實現了震驚世界的完美逆襲:不僅獲得了博士學位,被邀成了美國大學一流大學的教授,入選美國工程院院士,竟然還獲得了諾貝爾獎!
  “因為我最大的優點就是樂觀,從不會產生絕望的情緒?!敝写逍薅卮?。
  那為什么又要去研發藍光LED?面對記者的提問,回顧起自己當時的初心和一路走來的艱辛歷程,中村修二的回答卻很簡單:“就是要拿Ph.D學位!”
  所謂Ph.D指的是哲學博士,是指擁有人對其知識范疇的理論、內容及發展等都具有相當的認識,能獨立進行研究,并在該范疇內對學術界有所建樹,對專業知識的認識達到了哲學的高度。因此,哲學博士基本上可以授予任何學科的博士畢業生。
  中村修二向記者介紹了發生在他身上的一件改變一生命運的往事。1988年前后中村修二去美國大學訪問交流一年期間,別人問他:你有Ph.D學位嗎?沒有,因為他所畢業的學校根本沒有博士學位授予權。他才意識到,沒有Ph.D學位,你什么都不是,做一名職員、做一名技師還可以,但是要做一名科學工作者顯然得不到認可。必須盡快拿到Ph.D!可是他當時所在的德島大學,根本不具備博士學位授予權利。要想拿到博士學位只有一個渠道,就是發表5篇學術論文才可以被授予博士學位。
  于是,回到日本的中村修二只有一個目標:發表5篇學術論文獲得博士學位!他遍尋當時能夠涉極的領域,只有電子工程學專家天野浩和他導師所堅守的氮化鎵研發方向上競爭對手少,有一定機會。就這樣他開始了一年半的攻關。同樣是改造設備,中村修二并沒有受到理論的限制,按照最不常規的套路改造,在自己的一番艱苦努力之后,竟然獨辟蹊徑地實現了完美突破!而當他終于如愿以償在日本國內發表論文的時候,會場里只有不到10個人,其中還包括天野浩師徒。雖然是極其冷僻的研究方向,可是,中村修二就這樣成功了。
人生時刻都是“起跑線”
  “以日本為例,日本的人口在不斷減少,每個大學的入學人數都不夠,所以想上大學并不難,但大多數學生還是削尖腦袋往名牌大學鉆,學生和學生家長都被媒體或是一種氛圍洗腦,覺得只有上了名牌大學才是踏上了英才之路?!北M管也曾從本科、碩士一直成長到博士,但中村修二對于如今的應試教育模式有著不同的看法,更為強調教育的自主性。而作為一名物理學家,他則是完全基于對物理學的深刻理解,依靠自學成才的,因為他就讀的德島大學甚至沒有物理系。
  一直以來,中村修二曾就日本的專利制度和教育體系的弊端發表過頗為嚴厲的批評,引起業界關注。此次來肥,中村修二也圍繞著自己的親身經歷,談起了對教育對成長的一些看法。
  “從教育的原點來說,教育就是要把一無所知的孩子,教導成能夠在社會上自食其力的人,一個能夠自我生存下去的人。但是現在亞洲許多國家,包括中國、日本、韓國等等,都把教育原點變成了進好的大學,在中國就是清華北大,在日本就是東大名古屋,其實這是不對的。學校在教什么,學校的老師想教孩子什么,這才是重要的事情。在歐美的教育中,社會需要你有什么技能,學校就教給你什么技能,比如教會你要知道怎樣去賺錢。而亞洲大學大多認為教孩子去賺錢不是一件好事情,但是一個不會賺錢的孩子走上社會怎樣生存呢?歐美的學校從小教會孩子去做PPT,去表達自己的觀點,從小就去教孩子的創業精神,甚至從小學二年級就去接觸股票交易。而反觀亞洲,這樣的教育方式卻很少見到,沒有在一個教育的過程中引導學生去發現自己突破自己,去開創自己的事業?!?/span>
  “我也注意到有人把我比作‘輸在起跑線上’的人。何為起跑線?人生的任何一個時刻都可以是‘起跑線’,所謂‘朝聞道,夕死可矣!’”中村修二用自己的親身經歷,闡釋著這一東方哲理。雖然他輸在了很多起跑線上,可是當他找到自己的興奮點開始全力加速起跑的時候,時間、地點和周圍的環境都沒能阻擋他的腳步!

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