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开启第二次照明革命,三位日本学者分享诺贝尔物理学奖
光源革命进程
1990年代早期,当明亮的蓝色光从赤崎勇(Isamu Akasaki)、天野浩(Hiroshi Amano)和中村修(Shuji Nakamura)的半导体中发出,他们彻底革新了光源技术。
北京时间10月7日下午,2014年诺贝尔物理学奖授予日本科学家赤崎勇、天野浩和日裔美国科学家中村修二,以奖励他们发明了新型节能环保光源高亮度蓝光二极管(LED)。高亮度蓝光LED具备新的光源产生方式,随着LED灯的出现,我们有了更持久、更有效的替代光源。
全世界有超过15亿人缺电,LED灯为提高他们的生活质量带来了希望。该灯耗能极低,其可以由当地便宜的太阳能供电。尽管发明蓝色LED灯还不到二十年,但它为我们创造的白光极大造福了人们的生活。
蓝光二极管发明使得白光LED等的制备成为可能,蓝光、红光、绿光混合后,就成为白色光源。其中蓝光的能量最强,研发难度最大。
发红光和绿光的二极管早已发明出来,但一直没有发蓝光的二极管。虽然科学界和工业界付出巨大努力,但由于技术原因,长达60年的时间中,蓝光LED迟迟未能问世。上世纪90年代早期,当明亮的蓝色光从半导体中发出,光源技术得到了革命。
所有人都失败了,但他们最终成功了。赤崎勇和天野浩原受雇于名古屋大学工作,中村修受雇于日本德岛市的一家小公司——日亚化学。他们的发明是革命性的,意味着白炽灯泡照亮了20世纪,LED灯将照亮21世纪。
白光LED灯可以持久而高效地发出明亮的白光。它们的效率仍在不断地提高,每单位电能(以瓦特计算)产出的光通量(以流明计算)越来越高。最近的记录已经突破了300流明/瓦,这相当于16个普通灯泡或接近于70个荧光灯。
世界上约四分之一的电能被用于照明,LED有助于节约地球资源。不仅如此,LED灯寿命长达10万小时,而白炽灯仅有1,000个小时,荧光灯为10000小时,因此LED灯的使用可以大大减少材料损耗。
在当天的颁奖结束后,诺贝尔委员会成员、瑞士皇家科学院的物理学家Per Delsing在接受采访时说:“我真心认为阿尔弗雷德·诺贝尔会对这个颁奖结果感到很高兴,这的确是了不起的发明,的确能造福大多数的人。我们周围到处都是人工照明。这能让人工照明比之前的那些光源更加高效,这也能避免一些其他问题,比如荧光照明会用到水银,但是人工照明不会,我们能避免水银。当然还有其他的作用,或许在现在看来作用还不那么大,但是在未来,可能我们可以发明给水杀菌消毒的手提设备。”
获奖者简历
赤崎勇(Isamu Akasaki)是日本工程学、物理学家,1929年出生于日本Chiran。1964年获得日本名古屋大学(Nagoya University)博士学位。曾任松下电器研究员,现任名城大学终身教授、名古屋大学特聘教授。文化勋章得主、文化功劳者。赤崎勇开发了氮化镓结晶化技术,并完成世界第一个高亮度的蓝色发光二极管。名古屋大学东山校区特别开辟「赤崎记念研究馆」以纪念其功绩。
天野浩(Hiroshi Amano)是日本工程学家,1960出生于日本滨松市(Hamamatsu)。1989年在日本名古屋大学获得博士学位,是名古屋大学的教授。
中村修二(Shuji Nakamura)是日裔美国科学家,电子工程学家,1954年出生于日本伊方町(Ikata)。他是高亮度蓝色发光二极管与青紫色雷射二极管的发明者,世称「蓝光之父」。1994年在日本德岛大学(University of Tokushima)获得博士学位。现任美国加州大学圣塔芭芭拉分校教授。2009年,中村修二获得日本人首座哈维奖。
(本文部分参考诺贝尔奖委员会官方新闻稿)
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