時時頭條
  • 娛樂
  • 體育
  • 財經
  • 科技
  • 旅遊
  • 軍事
  • 育兒
  • 時尚
  • 遊戲
  • 歷史
  1. 首頁
  2. 科技

日本社畜的悽慘生活:發明藍光LED獲諾獎,公司只發了1000元獎金

2024-01-26 23:02:34

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!

熱門資訊
  • 月球背面月壤樣品首次亮相 2024 中國航展 | 2024-11-12 04:57:31
  • 一箭15星!力箭一號“五戰五捷” | 2024-11-12 04:57:33
  • 8天變8個月!滯留太空150多天的宇航員,瘦成了皮包骨錐子臉?NASA:她很健康! | 2024-11-12 05:22:39
  • “北方華創”大顯身手,半導體裝置迎來國產替代高峰! | 2024-11-12 05:22:44
  • 華為又出大訊息 | 2024-11-12 05:22:47
  • 尖嘴猴腮!美國女宇航員瘦脫相,臺專家:身體出現三個狀況 | 2024-11-12 05:22:49
  • 我國“昊龍”貨運太空梭與空間站交會對接並返回演示動畫公佈 | 2024-11-12 05:34:50
  • 中國科學家獲得諾貝爾自然科學獎的人數很少,到底為什麼? | 2024-11-12 05:54:40
  • 華工科技:實現高階光晶片自主可控,推出業界最新的1.6T光模組用矽光晶片 | 2024-11-12 06:31:19
  • 全球首例!幹細胞治療恢復人類視力 | 2024-11-12 06:44:56
  • 蘋果向 AirPods 4 和 AirPods Pro 2 耳機推送7B20/7B21韌體更新 | 2024-11-12 06:55:12
  • 99人!第十八屆中國青年科技獎擬表彰物件公示 | 2024-11-12 07:04:12
  • 史上最長雙11收官,阿里京東戰報都很簡略 | 2024-11-12 07:21:55
  • 黑天鵝正式降落!今日凌晨的四大訊息全面來襲(11.12)! | 2024-11-12 07:50:39
  • 外媒:美國施壓,臺積電停供大陸7奈米AI晶片 | 2024-11-12 07:55:05
  • 10月新能源汽車產銷量同比增長均近五成 | 2024-11-12 07:55:10
  • AMD RDNA 4移動端獨立顯示卡陣容曝光 共有四款型號  | 2024-11-12 07:56:27
  • Q3全球專業電視ODM工廠出貨排名公佈:富士康第八 | 2024-11-12 07:56:29
  • 何祚庥院士:推廣中國磁懸浮的第一人 | 2024-11-12 07:59:55
  • 紫光展銳攜手影目科技推出AI眼鏡開放平臺,定價千元以內 | 2024-11-12 08:25:38
  • 先導智慧推出全固態整線解決方案,助力全固態電池量產提速 | 2024-11-12 08:25:43
  • 小米電視熱賣 TCL代工廠蟬聯全球榜首 全年第一已毫無懸念 | 2024-11-12 08:38:52
  • 人類首次商業太空行走!花2億在太空“露個頭”,卻讓馬斯克贏麻 | 2024-11-12 09:02:40
  • 安鈦克推出 CX600M Trio 中塔遊戲機箱:全景海景房、雙腔設計 | 2024-11-12 09:12:34
  • AMD超越英特爾:今年Q3 CPU出貨量激增 | 2024-11-12 09:12:36
  • 2024 年 Q3 全球電視代工出貨總量 3143.8 萬臺,同比上漲 6.8% | 2024-11-12 09:21:43
  • 英特爾酷睿 Ultra 9 285(65W)/285T(35W)處理器曝光 | 2024-11-12 09:21:45
  • “梁平一號”衛星在酒泉衛星發射中心成功發射 | 2024-11-12 09:28:02
  • 蘋果升級 Find My:可共享位置資訊,更快找回丟失行李 | 2024-11-12 09:32:29
  • 連體吹排風扇 +1:喬思伯推出 TH ARGB 系列一體式水冷散熱器 | 2024-11-12 10:04:19
最近發布
突發!TVB知名女星毫無預警宣佈與未婚夫分手,結束長達八年情 面對被黑,蘭姐強勢迴歸。小菲狀態好轉,發宣告。更多內幕揭曉! 中國男籃決戰日本隊,首發五人曝光,廣東隊大贏家,徐傑第一後衛 孫穎莎奪女單冠軍!採訪謙遜立足拼,劉國樑給中國選手頒獎笑開花 分析 馬威交易取消後的影響:湖人還有什麼選擇?只能等休賽期? 火箭vs猛龍前瞻:範弗裡特有望復出戰舊主,火箭欲終結六連敗 梅西轟動宏都拉斯!當地媒體:這是世紀體育盛事! 登記開啟!金中、29中、13中等校動了! 開年暴擊!南京又一家機構跑路了? TechInsights:AI PC未能提振筆記本市場 2024年僅增長5% 睡覺時突然腿抽筋,就是缺鈣?錯!還有這4個原因,別輕易忽視了 泡泡瑪特又贏麻了!此前被調侃是“境內最大的博彩公司” 再也不用扎手指!5億糖尿病患者有福了 傳《尼爾:機械紀元》續作、新《古墓麗影》今年公佈 有工作經驗的畫素畫師如何寫簡歷? 離譜!Xun被搶3條龍,JDG仍然獲勝!Peyz力挽狂瀾,WBG痛失好局 將耗死在國際空間站?59歲美滯留女宇航員求救:喪失重要身體機能 華為FreeClip耳機玫瑰金開售 開放式聆聽設計 CBA俱樂部杯-山西淘汰北控晉級4強 原帥18分 小紅書上移民的中產:曾經北京七套房, 羨慕海外一張床, 如今卻...... 不可抗力停課2天以上退一半保教費,佛山幼兒園收費新規釋出 紅棉襯醉美,2020番順醉美青餅評測 華為FreeClip耳夾耳機玫瑰金配色開售:1299元 64歲寧波老闆,跨界無數次,給員工發8億,即將擁有第三家IPO? 卡友資訊股東持股情況變動 廣州“城市合夥人”:城市與人才的雙向奔赴 有人說孫穎莎粉絲是飯圈文化的時候 卻有些人用真金白銀愛孫穎莎! 男生剪“短髮”髮型乾淨利落,試試這3款,剪完帥氣提升顏值! 7個臀部訓練最佳動作,打造迷人的蜜桃臀! 偉大的4-2!林詩棟奪冠:新科世界第1誕生、超越王楚欽,狂攬3冠 新疆完美了!新小外強於皮特森+黑根斯,承認補強大外良性競爭! 林詩棟奪男單冠軍!採訪大談不容易太謙遜,單獨拍照露出笑容! 國乒最新戰報!林詩棟第2局11-8,衝3冠王,梁靖崑救2局點仍輸球 替補奇兵!快船大將5記3分助隊贏球 哈登好幫手 爆冷!北控男籃吊打奪冠大熱門球隊,外援決定比賽的走向 官宣離任,胡明軒宣佈重要決定,廣東宏遠遺憾,杜鋒祝福 又一個賈德松!崔康熙看人很準,魯媒:卡約又要錯過中國聯賽了 劉國樑憔悴!黑眼圈很重,擋住蒯曼被提醒,孫穎莎王楚欽被裁判整 林詩棟逆轉梁靖崑奪冠,成就三冠王,綜合實力更加突出 CBA最新外援註冊資訊,遼籃4人,新疆補充新援,廣東男籃放棄萊斯 大滿貫收官獎金排名:林詩棟三冠60萬第1,孫穎莎第2王曼昱10萬第9 臺灣律師分析大S遺產劃分,S媽要錢得看汪小菲臉色,打臉光頭安排 臺媒曝大S家人鬆手,讓出撫養權給汪小菲,希望馬筱梅善待孩子 二線白酒暴雷,狼真的來了! 搭上比亞迪,自動駕駛獨角獸,利潤大增170%! 炸裂!外資吹響“加倉中國”集結號背後:科技格局重塑與資產重估 這波夢幻西遊副本積分兌換真是血虧,四賜福的山賊值得買嗎? 《星戰亡命之徒》高階美工又回到CDPR 開發《巫師4》 《哪吒2》登陸北美,首映禮現好萊塢!有觀眾哭花眼妝:特效超預期,買票靠搶 曝張蘭被封年損失近4億,麻六記絕地自救太壯觀,員工曬張蘭近況

©2024 時時頭條 版權所有

隱私政策 | 服務條款 | 聯繫我們