שוג'י נקמורה

שוג'י נקמורה
中村修二
לידה	22 במאי 1954 (בן 70); Ikata, יפן
ענף מדעי	פיזיקה
מקום לימודים	אוניברסיטת טוקושימה; אוניברסיטת נגויה; בפסקה זו רשומה אחת נוספת שטרם תורגמה ;
מוסדות	אוניברסיטת קליפורניה בסנטה ברברה (1999); Ehime University; Nichia ;
פרסים והוקרה	פרס המלכה אליזבת להנדסה (2021); מדלית אדיסון; פרס האקדמיה - היישום התעשייתי של המדע (2020); פרס האנרגיה העולמי (2015); פרס צ'ארלס סטארק דרייפר (2015); היכל התהילה הלאומי לממציאים (2015); פרס ההצטיינות בתרבות (2014); פרס נובל לפיזיקה (2014); מסדר התרבות (2014); IET Kelvin Lecture (2010); פרס הארווי (2009); פרס נסיכת אסטוריאס למחקר טכני ומדעי (2008); פרס טכנולוגיית המילניום (2006); מדליית בנג'מין פרנקלין (2002); פרס האלקטרוניקה הקוונטית (2002); Clarivate Citation Laureates (2002); Nick Holonyak Jr. Award (2001); פרס קרל צייס (2000); פרס אשאסי (2000); IEEE Jack A. Morton Award (1998); מדליית האגודה לחקר החומרים (1997); פרס לזכר נישינה (1996) ;

זהו שם יפני; שם המשפחה הוא נקמורה.

שוג'י נקמורה (ביפנית: 中村修二; נולד ב-22 במאי 1954, באיקטה, מחוז אהימה, יפן) הוא מהנדס אלקטרוניקה ומדען יפני אזרח ארצות הברית, המשמש כפרופסור בקולג' להנדסה של אוניברסיטת קליפורניה בסנטה ברברה. נקמורה, יחד עם שני מדענים יפנים נוספים, הירושי אמאנו ואיסאמו אקאסאקי,^[1] הוא זוכה פרס נובל לפיזיקה לשנת 2014^[2], פרס צ'ארלס סטארק דרייפר לשנת 2015 ופרס המלכה אליזבת להנדסה לשנת 2021. נקמורה ושותפיו זכו בפרס נובל לפיזיקה, על פיתוח דיודת ה-LED בצבע כחול, שאפשרה פיתוח וייצור של נורות לד חסכוניות באנרגיה.

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.^[3]

נקמורה עבד גם על פיתוח דיודות לאור ירוק, והיה שותף כמה שנים מאוחר יותר בפיתוח דיודות האור הלבן, המורכבות מדיודה כחולה המצופה בציפוי פלואורסצנטי צהוב שיוצרים יחד אור לבן, 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".^[4]

הזכייה בנובל לוותה בביקורת כיוון שוועדת הנובל התעלמה מעבודתיהם של הרברט פאול מארושקה וואלי רהינס, שפיתחו דיודה כחולה לראשונה,^[5]^[6] אך היא הייתה בעוצמה נמוכה מדי ולא שימושית, וכן התעלמה מניק חולונייק ואולג לוסב, שהובילו לפיתוח דיודת ה-LED הראשונה, האדומה.^[7]

עמית בינלאומי באקדמיה המלכותית להנדסה (2019).

התגלית

עד שנות התשעים היו דיודות פולטות אור בשימוש בעיקר בנורות בקרה למכונות ולמכשירים חשמליים, בשל העובדה כי עוצמת הדיודות הייתה נמוכה מאוד וכן 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.^[8] דיודות בצבע אדום ואינפרא-אדום פותחו כבר בתחילת שנות השישים, בסוף שנות השישים פותחו דיודות ירוקות וכתומות,^[9] 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 וואלי רהינס מאוניברסיטת סטנפורד, פיתחו את הדיודה פולטת אור הראשונה שהאירה בצבע כחול מסוג גליום ניטריד.^[5]^[10] 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.^[11]^[12]

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.^[13] כמו כן, אין הוכחות מחקריות באמת לחיסכון באנרגיה בתאורת LED בהשוואה לנורות פלואורסצנטיות ונורות פריקה אחרות.^[14]^[15] דיודות האור נמצאות כיום כמעט בכל מכשיר חשמלי, ובכלל זה בצגי מחשב וטלוויזיה, בסמארטפונים, בפנסי כלי רכב ובתאורה חשמלית.

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא שוג'י נקמורה בוויקישיתוף

מדוע היה כמעט בלתי אפשרי לייצר לד כחול, באתר היוטיוב של Veritasium
שוג'י נקמורה, באתר פרס נובל (באנגלית)
שוג'י נקמורה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)

הערות שוליים

^ עידו אפרתי, הוכרזו הזוכים בפרס נובל לפיזיקה לשנת 2014 - מפתחי טכנולוגיית ה-LED, באתר הארץ, 7 באוקטובר 2014
^ אבי בליזובסקי, ‏פרס נובל בפיסיקה ליפנים מפתחי ה-LED הכחול ומהפכת התאורה, באתר "הידען", 7 באוקטובר 2014
^ Zaun, Todd (2005). "Japanese Company to Pay Ex-Employee $8.1 Million for Invention". The New York Times (באנגלית אמריקאית). ISSN 0362-4331. נבדק ב-2018-01-04.
^ The 2014 Nobel Prize in Physics - Press Release, www.nobelprize.org
^ ¹ ² Nobel Shocker: RCA Had the First Blue LED in 1972, IEEE Spectrum: Technology, Engineering, and Science News
^ "Oregon tech CEO says Nobel Prize in Physics overlooks the actual inventors". OregonLive.com. נבדק ב-2016-10-11.
^ "Nobel Prize: Inventor of red LED criticises committee for overlooking". The Independent (באנגלית). 2014-10-08. נבדק ב-2016-10-11.
^ ד"ר משה נחמני, ‏תרומת זוכי הנובל: לדים כחולים ממלאים את העולם באור חדש, באתר "הידען", 8 באוקטובר 2014
^ 50 year history of the LED
^ "Oregon tech CEO says Nobel Prize in Physics overlooks the actual inventors". OregonLive.com. נבדק ב-2016-10-11.
^ LEDs - Gallium Indium Nitride UV, violet, purple, blue, aqua, turquoise, green, white. Also Gallium Arsenide and others. New LED MUSEUM! GaN, InGaN, SiC, GaAs, GaP, GaAlP, ZnSe, flashlight, flashlights., www.ledmuseum.net
^ Cree Inc. History, www.cree.com (באנגלית)
^ "One in four 'long-life' bulbs doesn't last as long as makers claim". Mail Online. נבדק ב-2017-10-04.
^ Neslen, Arthur (2015-12-17). "Big brands 'cheating' consumers with false lightbulb efficiency claims". The Guardian (באנגלית בריטית). ISSN 0261-3077. נבדק ב-2019-03-25.
^ Lights of America Refunds, Federal Trade Commission, ‏2018-08-16 (באנגלית)

[1] עידו אפרתי, הוכרזו הזוכים בפרס נובל לפיזיקה לשנת 2014 - מפתחי טכנולוגיית ה-LED, באתר הארץ, 7 באוקטובר 2014

[2] אבי בליזובסקי, ‏פרס נובל בפיסיקה ליפנים מפתחי ה-LED הכחול ומהפכת התאורה, באתר "הידען", 7 באוקטובר 2014

[3] Zaun, Todd (2005). "Japanese Company to Pay Ex-Employee $8.1 Million for Invention". The New York Times (באנגלית אמריקאית). ISSN 0362-4331. נבדק ב-2018-01-04.

[4] The 2014 Nobel Prize in Physics - Press Release, www.nobelprize.org

[הערה5-5] ¹ ² Nobel Shocker: RCA Had the First Blue LED in 1972, IEEE Spectrum: Technology, Engineering, and Science News

[6] "Oregon tech CEO says Nobel Prize in Physics overlooks the actual inventors". OregonLive.com. נבדק ב-2016-10-11.

[7] "Nobel Prize: Inventor of red LED criticises committee for overlooking". The Independent (באנגלית). 2014-10-08. נבדק ב-2016-10-11.

[8] ד"ר משה נחמני, ‏תרומת זוכי הנובל: לדים כחולים ממלאים את העולם באור חדש, באתר "הידען", 8 באוקטובר 2014

[9] 50 year history of the LED

[10] "Oregon tech CEO says Nobel Prize in Physics overlooks the actual inventors". OregonLive.com. נבדק ב-2016-10-11.

[11] LEDs - Gallium Indium Nitride UV, violet, purple, blue, aqua, turquoise, green, white. Also Gallium Arsenide and others. New LED MUSEUM! GaN, InGaN, SiC, GaAs, GaP, GaAlP, ZnSe, flashlight, flashlights., www.ledmuseum.net

[12] Cree Inc. History, www.cree.com (באנגלית)

[13] "One in four 'long-life' bulbs doesn't last as long as makers claim". Mail Online. נבדק ב-2017-10-04.

[14] Neslen, Arthur (2015-12-17). "Big brands 'cheating' consumers with false lightbulb efficiency claims". The Guardian (באנגלית בריטית). ISSN 0261-3077. נבדק ב-2019-03-25.

[15] Lights of America Refunds, Federal Trade Commission, ‏2018-08-16 (באנגלית)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

זוכי פרס נובל לפיזיקה
1901‏-1925	רנטגן (1901) • לורנץ, זימן (1902) • בקרל, פ' קירי, מ' קירי (1903) • ריילי (1904) • לנארד (1905) • תומסון (1906) • מייקלסון (1907) • ליפמן (1908) • מרקוני, בראון (1909) • ואלס (1910) • וין (1911) • דאלן (1912) • אונס (1913) • לאואה (1914) • ה' בראג, ל' בראג (1915) • לא חולק (1916) • ברקלה (1917) • פלאנק (1918) • שטארק (1919) • גיום (1920) • איינשטיין (1921) • בוהר (1922) • מיליקן (1923) • סיגבאן (1924) • פרנק, הרץ (1925)
1926‏-1950	פרן (1926) • קומפטון, וילסון (1927) • ריצ'רדסון (1928) • ברויי (1929) • רמאן (1930) • לא חולק (1931) • הייזנברג (1932) • שרדינגר, דיראק (1933) • לא חולק (1934) • צ'דוויק (1935) • הס, אנדרסון (1936) • דייוויסון, תומסון (1937) • פרמי (1938) • לורנס (1939) • לא חולק (1942–1940) • שטרן (1943) • רבי (1944) • פאולי (1945) • ברידג'מן (1946) • אפלטון (1947) • בלקט (1948) • יוקאווה (1949) • פאוול (1950)
1951‏-1975	קוקרופט, וולטון (1951) • בלוך, פרסל (1952) • זרניקה (1953) • בורן, בותה (1954) • לם, קוש (1955) • שוקלי, ברדין, בראטיין (1956) • יאנג, לי (1957) • צ'רנקוב, פרנק, תם (1958) • סגרה, צ'מברלין (1959) • גלייזר (1960) • הופסטדטר, מסבאואר (1961) • לנדאו (1962) • ויגנר, גופרט-מאייר, ינסן (1963) • טאונס, באסוב, פרוכורוב (1964) • טומונאגה, שווינגר, פיינמן (1965) • קסטלר (1966) • בתה (1967) • אלוורז (1968) • גל-מאן (1969) • אלפוון, נל (1970) • גאבור (1971) • ברדין, קופר, שריפר (1972) • אסאקי, גיאור, ג'וזפסון (1973) • רייל, יואיש (1974) • בוהר, מוטלסון, ריינווטר (1975)
1976‏-2000	ריכטר, טינג (1976) • אנדרסון, מוט, ולק (1977) • קפיצה, פנזיאס, וילסון (1978) • גלאשו, סלאם, ויינברג (1979) • קרונין, פיץ' (1980) • בלומברגן, שולוב, סיגבאן (1981) • וילסון (1982) • צ'נדארסקאר, פולר (1983) • רוביה, מיר (1984) • קליצינג (1985) • רוסקה, ביניג, רורר (1986) • בדנורץ, מילר (1987) • לדרמן, שוורץ, שטיינברג (1988) • רמזי, דמלט, פאול (1989) • פרידמן, קנדול, טיילור (1990) • דה-זֶ'ן (1991) • שרפק (1992) • האלס, טיילור (1993) • ברוקהאוז, שול (1994) • פרל, ריינס (1995) • לי, אושרוף, ריצ'רדסון (1996) • צ'ו, טנוג'י, פיליפס (1997) • לפלין, שטורמר, צוי (1998) • 'ט הופט, פלטמן (1999) • אלפרוב, קרמר, קילבי (2000)
2001-היום	קורנל, קטרלה, וימן (2001) • דייוויס, קושיבה, ג'אקוני (2002) • אבריקוסוב, גינזבורג, לגט (2003) • גרוס, פוליצר, וילצ'ק (2004) • גלאובר, הול, הנש (2005) • מאת'ר, סמוט (2006) • פר, גרינברג (2007) • נאמבו, קובאיאשי, מסקאווה (2008) • קאו, בויל, סמית' (2009) • גיים, נובסלוב (2010) • פרלמוטר, שמידט, ריס (2011) • הרוש, וינלנד (2012) • אנגלר, היגס (2013) • אמאנו, אקסאקי, נקמורה (2014) • קג'יטה, מקדונלד (2015) • ת'אולס, הולדיין, קוסטרליץ (2016) • וייס, בריש, ת'ורן (2017) • אשקין, מורו, סטריקלנד (2018) • קלו, מאיור, פיבלס (2019) • פנרוז, גז, גנצל (2020) • מנבה, האסלמן, פאריזי (2021) • אספה, קלאוזר, ציילינגר (2022) • אגוסטיני, קראוס, ל'ווילייה (2023) • ג'ון ג'וזף הופפילד, ג'פרי הינטון (2024)