שוג'י נקמורה

ביוגרפיה

נקמורה סיים ב-1977 תואר ראשון בהנדסת אלקטרוניקה באוניברסיטת טוקושימה, ושנתיים לאחר מכן תואר שני באותו תחום. הוא הצטרף לחברה קטנה בעיר טוקושימה, ניצ'יה (Nichia) כמיקלז, ושם החל במחקר של דיודות אור, במטרה לפתח דיודה פולטת אור כחול.
בהסתמכו על מחקרים אחרים, הצליח נקמורה למצוא שיטה לייצור הדיודה הכחולה, שהייתה מתאימה גם לייצור המוני. הוא קיבל בתחילה רוח גבית מהחברה בה עבד, אך בהמשך החליטה החברה להשעות את המחקר בתואנה שהוא צורך משאבים רבים בכסף ובזמן. הוא המשיך לפתח את הלד הכחול בכוחות עצמו, ובשנת 1993 הצליח לייצר אותו.
ב-1994 קיבל תואר דוקטור להנדסה מאוניברסיטת טוקושימה. הוא עזב את חברת Nichia בשנת 1999 והחל לשמש כפרופסור להנדסה באוניברסיטת קליפורניה בסנטה ברברה.
בשנת 2001 תבע נקמורה את מעסיקתו לשעבר, Nichia, בסכום של כ-190 מיליון דולר, על בונוס בגין התגלית, ולבסוף הגיע עמה לפשרה שלפיה שולמו לו 840,000,000 ין יפני (כ-8 מיליון דולרים אמריקאיים). בית המשפט העריך את שווי ההמצאה לחברה בכ-580 מיליון דולר.
נקמורה עבד גם על פיתוח דיודות לאור ירוק, והיה שותף כמה שנים מאוחר יותר בפיתוח דיודות האור הלבן, שהן הבסיס לנורות הלד וכן בפיתוח דיודות לייזר כחולות המשמשות בדיסקים מסוג Blu-ray.
כיום משמש נקמורה כפרופסור לחומרים באוניברסיטת קליפורניה בסנטה ברברה, ומחזיק בלמעלה מ-100 פטנטים.
במהלך הקריירה שלו זכה נקמורה בפרסים רבים, בהם פרס הארווי מטעם הטכניון, בו זכה ב-2009. ב-2014 הוכתר כחתן פרס נובל לפיזיקה, יחד עם שני עמיתיו לפיתוח ההמצאה.
בהחלטתה קבעה ועדת הפרס כי "הם הצליחו במקום שכולם נכשלו". אקסאקי עבד עם אמאנו באוניברסיטת נגויה, בו-בזמן ש נקמורה הועסק בניצ'יה כימיקלז, חברה קטנה בטוקושימה. ההמצאות שלהם היו מהפכניות. נורות הליבון האירו את המאה ה-20, המאה ה-21 תהיה מוארת על ידי נורות LED".
הזכייה בנובל לוותה בביקורות קשות, כיוון שוועדת הנובל התעלמה לחלוטין מעבודתיו של הרברט פאול מארושקה, ממציא הדיודה הכחולה הראשונה בפועל, וכן ממאמצי הפיתוח הנרחבים של ניק הולונייק ואולג לוסב, שהובילו לפיתוח דיודת ה-LED הראשונה, וכי הזוכים היפנים אינם נושאים בפועל את הקרדיט שעליו הם זכו בנובל (המצאת ה-LED הכחול).

התגלית

עד שנות התשעים היו דיודות פולטות אור בשימוש בעיקר בנורות בקרה למכונות ולמכשירים חשמליים, בשל העובדה כי לא הייתה בנמצא דיודה פולטת אור בצבע כחול, הדרושה כדי לייצר אור לבן. כדי לייצר אור לבן נדרש שילוב של שלושת צבעי היסוד: אדום, ירוק וכחול. דיודות בצבע אדום ואינפרא-אדום פותחו כבר בתחילת שנות השישים, בסוף שנות השישים פותחו דיודות ירוקות וכתומות, ובתחילת שנות השבעים פותחה גם דיודה פולטת אור צהוב.
מחקר רב התבצע מאז שנות השישים, בהן פותחה לראשונה דיודת האור האדום, כדי לפתח את הדיודה לאור כחול, אך פריצת דרך לא נראתה באופק. הבעיה העיקרית הייתה הקושי בייצור של מוליכים למחצה מסוג p המבוססים על גליום ניטריד, בעוד מוליכים למחצה כגליום ארסניד כבר היו בשימוש לייצור דיודות אור אדומות. ב-1972, הרברט פאול מארושקה מה-RCA, פיתח את הדיודה פולטת אור הראשונה שהאירה בצבע כחול מסוג גליום ניטריד. בשנת 1989, חברת Cree פיתחה דיודות אור כחולות מסוג צורן קרביד שגם הן היו חלשות, אולם אפשרו לייצר דיודות מחליפות צבעים מסוג RGB ואף אור לבן על ידי שילוב כל שלושת הצבעים ביחס עוצמות הנכון.
לאחר הצטרפותו לחברת ניצ'יה החל נקמורה במחקר על דיודות אור, ובעיקר על דיודות מסוג GaN ( גליום ניטריד gallium nitride ), כדי לפתח את הדיודה פולטת אור בצבע כחול. בעבודתו הסתמך על מחקרה של קבוצה בראשות אקאסאקי, (שזכה אף הוא בפרס), שגילתה דרך להקרין אלומת אלקטרונים על גליום ניטריד מאולח במגנזיום. שיטה זו לא התאימה לייצור המוני, והפיזיקה שלה לא הובנה היטב. נקמורה הצליח לפתח שיטה לייצור המוליך למחצה, שהייתה הרבה יותר מתאימה לייצור המוני.
פיתוח דיודת האור בצבע כחול בבהירות גבוהה בשנות התשעים הביא לקראת סוף העשור לפיתוח של דיודות פולטות אור לבן ("WLED") בעוצמה מספקת כדי לשמש לתאורה, ולייצור של נורות לד שמחליפות בהדרגה את נורות הליבון הוותיקות. נמצא כי לנורות אלה נצילות של עד 50 לומן לוואט, ועם השנים פותחו גם כאלו עם נצילות של עד 100 לומן לוואט. משערים כי הן יכולות לפעול במשך 100,000 שעות לעומת נורות להט המחזיקות 1,000 שעות ופלואורסצנט המחזיקות 15,000 שעות, אולם אין עדיין הוכחות לאריכות חייו של ה-LED הלבן בתאורה הכללית, בשל היותה של הטכנולוגיה צעירה יחסית. כמו כן, אין הוכחות מחקריות באמת לחיסכון באנרגיה בתאורת LED בהשוואה לנורות פלואורסצנטיות ונורות פריקה אחרות. דיודות האור נמצאות כיום כמעט בכל מכשיר חשמלי, ובכלל זה בצגי מחשב וטלוויזיה, בסמארטפונים, בפנסי כלי רכב ובתאורה חשמלית.