一顆小小的LED燈泡，讓人類研究了32年，3名日本科研人員，憑藉研發出藍光LED，一舉斬獲諾貝爾獎！藍光LED有何特殊之處？竟能值得頒發諾獎呢？
自從人類學會用火，黑夜就不再成為阻礙，但人類尋找更好光源的努力，一直沒有停止過。電力普及後，研究更亮更耐用的燈泡，成為很多科研工作者的目標。從燈泡到節能燈，再到現在的LED燈，光線越來越亮，壽命越來越長。不過，LED研發過程充滿曲折，藍光LED研發更是困難。研發成功後，發明者一舉奪得諾貝爾獎，藍光LED研發到底有何難度？真的值一個諾獎嗎？
照明發展史，就是一部人類科學史
現在，LED已經隨處可見，從照明燈到手機再到平板、電視、廣告牌等等，一切發光的電子裝置，幾乎都離不開LED。不過在LED之前，人類使用的照明裝置卻不盡如人意。
遠古人類的活動，全靠自然光，日出而作日落而息，後來發現了火，人類製造出各種工具用來照明，延長了活動的時間，讓黑夜也變得更加熱鬧。
工業革命之後尤其是電力普及以來，尋找更好的光源，成為很多科學家奮鬥的目標，這時候就不得不提愛迪生，發明了燈泡，讓夜晚的亮度大幅提升。
這時候，鎢絲燈泡（白熾燈）成為最主流的照明裝置。雖然它被稱為19世紀最偉大的發明，但這是一種轉換效率很低的照明燈具。
它透過電流加熱鎢絲來發光，大量電能變成了熱能，只有大約10%的能量轉化成光。更重要的是，因為持續加熱，鎢絲壽命很短，大概只能使用1000小時，使用過程中很容易損壞。
再後來，人類發明了節能燈（熒光燈），這種燈透過高電壓，讓燈管裡的水銀蒸汽發生電離，進而激發出紫外光。
紫外光再激發塗抹在燈管內壁上的熒光粉，從而發出白色的可見光。這樣的工作方式，使節能燈比鎢絲燈泡效率提升了3倍。
不過節能燈含有有毒的汞，頻繁開關會使燈管快速老化。使用時間過久的節能燈，燈管兩頭會產生黑色的印記，還會頻繁閃爍，這就是節能燈老化的表現。
在效率和使用壽命上，節能燈雖然比之前的燈泡有所進步，但依然不是非常理想的照明工具。
20世紀下半葉，科學家從亮度、能耗比和耐用性方面著手，致力於研發一種新型的光源。
時間來到1961年，德州儀器的兩名員工加里·皮特曼和詹姆斯·比亞德，在製造鐳射二極體的過程中，意外發現了發光二極體，從此開啟了人類照明光源的新紀元。
LED誕生記
人類發明史上，很多有用的東西，都是意外所得，用作照明的發光二極體也是如此。
皮特曼和比亞德在實驗中意外發現，在砷化鎵基板上的隧道二極體，會發出900奈米的近紅外光。
電流從一種導體流向另一種導體時，半導體內部的電子和空穴會複合，這個過程中，電力會以光子的形式釋放在兩種導體的過渡層上，這種特殊的半導體就是LED。
最初的LED，發出的人眼不可見的紅外光，雖然是不可見光，但依然有重要作用，那就是在遙控領域大顯身手。
現在我們家中使用的遙控器，不管是電視還是空調或其他家用電器，幾乎都是紅外LED在發揮作用。
1962年，通用電氣研究院尼克·霍倫亞克改進了紅外二極體，LED終於可以發出紅光，使用範圍也突破遙控領域，開始在顯示領域初露鋒芒。因為紅光顯眼，而且LED省電且經久耐用，很多電器的指示燈，都開始採用紅色LED。
作為一種新生事物，紅光LED也沒有擺脫事物發展規律，最開始上市時價格昂貴，一顆小小的顯示燈就需要200美元，貴到超乎現象。
此後十多年間，從紅色LED開始，橙色、黃色、綠色LED被先後研發出來，直到藍色LED，科學家遇到了困難。
為何會出現困難呢？因為之前幾種顏色，波長較長攜帶的能量較少，不需要二極體有太大的功率，就可以輕鬆激發出來。但藍色光源波長短攜帶能量大，普通的二極體不足以產生藍色光源。
不過，藍色光源又是LED必須攻克的難關，因為紅色、藍色和綠色被稱作三原色，三者混合才能產生白光。
人眼最適應的光線就是太陽光，而太陽光就是一種全光譜的白光，LED想成為照明光源，必須集齊紅、綠、藍三種顏色，然後召喚出白光。
紅光綠光此前已經攻克，誰能攻克藍光，就能將LED的使用推向一個新的高度，無數科學家為之奮鬥，不過最後成功研發出藍光LED，竟是一個最底層的日本研究員。
日本底層研究員的堅持
最早開發出藍色LED的是美國無線電公司實驗室的材料學博士赫伯特·馬魯斯卡，他採用氮化鎵和鎂元素，製作出藍色LED光源，不過這種方法制作出的LED亮度太低，完全無法滿足使用需求。
後來貝爾實驗室和松下也加入藍光LED的研發，他們同樣採用氮化鎵來製作藍色LED，不過最後還是以失敗而告終，因為氮化鎵本身很難在實驗室生長，再加工成正負極那就更困難了。
這兩個實驗室根據過往的實驗得出結論，氮化鎵基本不太可能製作出可用的藍色LED。直到80年代末，距離發明出紅色LED過去快30年了，藍色LED依然只存在設想中，並沒有突破可用性限制。
1986年，名古屋大學的赤崎勇和學生天野浩，在藍寶石襯底上塗上一層氮化鋁材料，並在上邊生長出氮化鎵晶體。
此後，兩位科學家注意到，再用到面電鏡觀察時，晶體的發光強度似乎增強了。兩人透過高能電子束照射晶體，成功製作出發藍光的氮化鎵結晶。
在實驗室中雖然造出了藍色LED，但整個製作過程非常複雜且成本高昂，不具備大規模生產的價值，不過這一研究，又讓氮化物的研究有了新希望。
直到1993年，日本一個叫日亞化學的小公司裡，研究員中村修二最終成功研製出藍色LED。此時，中村修二還是這家小公司裡最不受尊重的底層研究員，他的主要職責是給公司研發新產品。
當時，同行業的公司都在使用成熟的商用裝置來製作LED，但日亞公司規模小預算少，中村也只能自己動手，從頭開始製作紅色和紅外LED。從搭建儀器裝置到焊管子吹玻璃，全靠中村自己一手完成。
中村的實驗室，在公司內部很出名，因為每個月至少都會發生一次爆炸。每次聽到爆炸聲，同事們就知道中村加工石英管又失敗了。
秉承著日本人的固執，中村始終堅持用氮化鎵來研究藍色LED，雖然其他同行都認為這個研究思路就是一條死衚衕，但中村始終不為所動。
研發成功斬獲諾獎
為了支援自己的研究，中村充分發揮自己的洪荒之力，說服公司拿出5億日元採購生產氮化鎵的裝置，自己還跑到美國進修1年，只為了更好進行研究。
事實證明這錢沒白花，也許是國外進修讓他開了竅，也許是為了對得起公司斥巨資購買的裝置，中村在赤崎勇和天野浩的製備方式中，發現了一個重要細節。
在前兩個人的實驗中，掃描電鏡在觀測氮化鎵時，不可避免地會對樣品進行加熱。中村猜測，也許正是因為溫度升高，才讓氮化鎵呈現出更明顯的藍色。
沿著這一思路繼續想下去，中村改進了晶體制備方式，將原來的高能電子束替換成熱退火方式，又在氮化鎵中摻入了鋁和銦。
經過不斷實驗，在1993年時，中村發明了雙流式MOVCD，這是一種全新的用於製備半導體材料和器件的化學氣相沉積技術，能製備出發射高亮度藍光的氮化鎵。
中村對外發布了他製作的藍色LED，這顆小顆粒比過去的藍光LED要亮100倍，顏色也非常純正。
靠著中村的發明，日亞公司開始量產藍光LED。作為世界上第一個突破藍光技術的LED，日亞公司賺得盆滿缽盈，從一家小企業迅速發展成業內的領頭羊，連蘋果都成了它的客戶。
中村的這次成功，讓他順利取得了博士學位。2014年，諾貝爾獎委員會，將該年度的物理學獎頒發給中村修二、赤崎勇和天野浩，表彰他們在突破藍光LED方面做出的巨大貢獻。
不過諷刺的是，雖然中村獲得大獎，藍光LED也為日亞公司賺了幾千億日元，但公司對中村的獎勵，只有區區兩萬日元獎金，摺合人民幣大約1000多元。
苦逼社畜逆襲成諾獎得主，日劇都不敢想的橋段，在現實中真實發生，本以為可以就此翻身，結果卻是沒有升職加薪，中村還在原來的實驗室自己一個人做實驗。
後來，實在忍受不了公司苛刻條件的中村，轉戰美國當起了大學教授，不想再在祖國繼續當社畜！
