Λέο Εσάκι

Σπουδές

Ο Εσάκι γεννήθηκε στο Τακαΐντα-μούρα του Νομού Οσάκα της νότιας Ιαπωνίας (οικισμός ενσωματωμένος σήμερα στην πόλη Χιγκάσιοσάκα), αλλά μεγάλωσε στο Κιότο. Στο γυμνάσιο Ντοσίσα είχε την πρώτη επαφή του με τον αμερικανικό πολιτισμό και με τον Χριστιανισμό. Μετά σπούδασε φυσική στο Τόκιο, όπου επέζησε από τον αεροπορικό Βομβαρδισμό της πόλεως τον Μάρτιο του 1945 ως φοιτητής.
Ο Εσάκι πήρε το πτυχίο του το 1947 και το διδακτορικό του το 1959 από το Πανεπιστήμιο του Τόκιο.

Η δίοδος Εσάκι

Από το 1947 έως το 1960 ο Εσάκι εργαζόταν στις εταιρείες Kawanishi (τη σημερινή Fujitsu Ten) και Tokyo Tsushin Kogyo (γνωστή σήμερα ως Sony). Στο μεταξύ οι Αμερικανοί φυσικοί Τζον Μπαρντίν, Γουόλτερ Χάουζερ Μπράταιην και Γουίλλιαμ Μπράντφορντ Σόκλεϋ εφεύραν το τρανζίστορ, κάτι που ενεθάρρυνε τον Εσάκι να αλλάξει αντικείμενο ερευνών, από τη λυχνία κενού στο γερμάνιο και στο πυρίτιο υψηλών προσμίξεων, στη Sony. Ένα έτος αργότερα, συνειδητοποίησε ότι όταν η ένωση PN στο γερμάνιο αποκτά πολύ μικρό πλάτος, το ηλεκτρικό ρεύμα κυριαρχείται από την επίδραση του φαινομένου σήραγγας και, ως αποτέλεσμα ανεκάλυψε ότι καθώς η ηλεκτρική τάση αυξάνεται, το ρεύμα μειώνεται αντιστρόφως, υποδεικνύοντας αρνητική αντίσταση. Αυτή του η ανακάλυψη υπήρξε η πρώτη στην ιστορία της φυσικής επίδειξη φαινομένων σήραγγας σε στερεό και σηματοδότησε τη γένεση νέων ηλεκτρονικών διατάξεων, γνωστών ως διόδων Εσάκι ή διόδων (φαινομένου) σήραγγας. Το θέμα της διδακτορικής διατριβής του στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο ήταν ακριβώς αυτή η εφαρμογή.
Το 1973 ο Εσάκι τιμήθηκε με το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής για τις έρευνές του περί το 1958 στο φαινόμενο σήραγγας στα ηλεκτρόνια στερεών σωμάτων.

Το υπερπλέγμα ημιαγωγών

Το 1960 ο Εσάκι εγκαταστάθηκε στις ΗΠΑ, όπου εργάσθηκε στο Ερευνητικό Κέντρο «Thomas J. Watson» της IBM, όπου ανακηρύχθηκε σε IBM Fellow το 1967. Εκεί προέβλεψε ότι υπερπλέγματα (superlattices) ημιαγωγών (δηλαδή περιοδικές δομές στρώσεων από δύο ή περισσότερα διαφορετικά υλικά) θα προκαλούσαν ένα διαφορικό φαινόμενο αρνητικής αντιστάσεως εξαιτίας τεχνητώς επαγόμενων μονοδιάστατων περιοδικών μεταβολών στη δομή των κρυστάλλων ημιαγωγών. Η μοναδική του μέθοδος «επιταξίας με μοριακή ακτίνα» (molecular beam epitaxy) για την ανάπτυξη κρυστάλλων λεπτής επιστρώσεως μπορεί να ρυθμισθεί με αρκετή ακρίβεια σε «υψηλό» κενό αέρα. Η πρώτη του δημοσίευση για το υπερπλέγμα ημιαγωγών έγινε το 1970. Σύμφωνα με τον ίδιο:
«Η αρχική εκδοχή της εργασίας απορρίφθηκε όταν υποβλήθηκε για δημοσίευση στη Physical Review εξαιτίας της, ενδεικτικής ελλείψεως φαντασίας, απόψεως του κριτή του ότι ήταν υπερβολικά ανεδαφική και δεν περιείχε νέα φυσική. Ωστόσο η ίδια πρόταση έγινε γρήγορα δεκτή από το Γραφείο Ερευνών του Στρατού...»
Το 1972 ο Εσάκι εφάρμοσε την επινόησή του των υπερπλεγμάτων σε ημιαγωγούς της ομάδας III-V και αργότερα η ιδέα αυτή επηρέασε πολλές περιοχές της επιστήμης υλικών, όπως τα μέταλλα και τα μαγνητικά υλικά. Κέρδισε το Μετάλλιο Τιμής του IEEE «για συνεισφορές και καθοδήγηση των ερευνών για το φαινόμενο σήραγγας, τα υπερπλέγματα ημιαγωγών και τα κβαντικά φρέατα» το 1991 και το Βραβείο Ιαπωνίας το 1998 «για τη δημιουργία και την ιδέα των τεχνητών κρυστάλλων υπερπλέγματος, που οδήγησε στην παραγωγή νέων υλικών με χρήσιμες εφαρμογές».

Μετέπειτα χρόνια

Ο Εσάκι επανεγκαταστάθηκε το 1992 στην Ιαπωνία, όπου χρημάτισε πρόεδρος του Πανεπιστημίου της Τσουκούμπα και του Τεχνολογικού Ινστιτούτου Σιμπαούρα. Από το 2006 είναι πρόεδρος του Κολεγίου Φαρμακολογίας της Γιοκοχάμα.
Σε αναγνώριση των συνεισφορών των τιμημένων με Νόμπελ επιστημόνων Σιν-Ιτίρο Τομονάγκα, Λέο Εσάκι και Μακότο Κομπαγιάσι, τα μπρούντζινα αγάλματά τους στήθηκαν το 2015 στο Κεντρικό Πάρκο Αζούμα 2 στην Τσουκούμπα.