http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2014-10-27
今年的诺贝尔物理学奖颁发给了三位日本籍科学家，其中起关键作用的中村修二在发明蓝色LE D二极管时只有硕士学历，其所在的企业也仅是一家乡村企业。中山大学理工学院副院长王钢说，诺贝尔物理学奖颁发给LE D领域让他感到非常意外，对中国的科研评价体系则是个警示。
点亮世界却给地球降温
今年的诺贝尔物理学奖可能是人们最熟悉的领域———LED。这个极其平常的东西，到底给人们带来了什么，以及未来可以给人们带来什么，人们却不是很清楚。
上周六，中山大学理工学院副院长、国家科技部863半导体照明工程重大科技专项总体专家组成员王钢做客由南方都市报和广东科学中心联合举办的小谷围科学讲坛。
王钢介绍，根据中国国家电网的预计，到2020年，全国总用电量将超过6万亿K W h，按照现在照明占电力消耗的13%来算将达到7200亿K W h。但是，如果到2020年，LED照明占到三分之一的市场，每年将节约用电1680亿度，大约相当于两座三峡水电站发电量。节电的背后，则是化石能源消耗的减少，污染排放将大大降低。
王钢说，传统的白炽灯照明方式，一度电有90%转化成热能浪费了，只有10%变成了光能，而L E D有40%转化成电能，60%转变成热能。
节能减少了二氧化碳的排放，光热比的改变减少了废热的产生，这对全球应对全球气候变暖、导致两极冰川融化以及带来一系列的气候变化，也起到积极作用。因此，在空气污染、雾霾等焦点话题下，L E D点亮了世界，却不会像其它光源一样让地球迅速升温。王钢认为，白光LE D点燃了真正“绿色照明”的光辉，被认为是21世纪最有价值的新光源。
一盏灯可点亮一生
王钢介绍，白光LE D不仅在宏观上对社会有利，其各部分细节也比传统灯具更环保更健康。他说，传统的日光灯里面都含有水银，据测算，如果是按中国现在的节能灯的产量，一年消耗90吨左右水银。一方面是资源的消耗，另外一方面则是重金属污染，这些水银是气体状态，它们最终将会无组织地进入到自然环境，造成污染。L E D灯则完全不需要汞，也不含铅。
而且，所有的传统电光源发光中均含有紫外线，而LED光线为单色光，没有紫外红外成分，无紫外线、红外线的污染和损伤。
王钢说，这项技术在1993年才被发明，到现在才二十来年时间，便在社会上得到如此广泛的普及，给人类社会造成这么大的影响，是非常罕见的。
它强大的生命力后面是拥有着非常多的市场优势。王钢介绍，除了环保节能，LE D灯的寿命和低廉的价格也是传统灯具所不可比拟的。
他说，传统的白炽灯寿命只有1000小时，所以以前在晚上，家里会突然一片漆黑———灯泡坏了。即便是后来的日光灯，其寿命也只有8000小时，而一只LE D灯，目前可以达到5万小时，好的LED灯已经可以达到10万小时。“以后一盏灯就可以用一辈子，点亮你的一生。”王钢说。
和其它灯具点亮的世界不一样，未来的LED点亮的世界是五彩的。王钢介绍，目前国外有企业，将六种颜色的LED组合出的色彩，表现范围比N T SC(美国电视标准委员会)的标准色域还宽。“现在你装一个什么颜色的灯，它就是什么颜色的。以后你装一盏灯，可以根据需要，调节出各种不同的颜色。”王钢说。
工程技术意外获诺贝尔物理学奖
曾在日本留学的王钢经常能见到中村修二，和另外两位获奖的科学家也相熟。他说，中村修二当年所在的企业，是在一个叫“德岛”的很偏僻的地方，这个企业在当地很小，主业是做荧光粉，相当于一个乡村企业。如今，成为世界级的企业。
王钢说，上世纪70年代，红光与绿光的LE D诞生后，蓝光LE D二极管却遇到了很大困难。当时，已经有人提出氮化镓材料(GaN)为完成LE D色彩拼图的可能选择，但是很多科学家在这条路上遇到了困难，而转向其它材料体系，比如氧化锌、硒化锌、锑化镉等。只有当时名城大学的赤崎勇教授跟他当时的学生天野浩，还有时任日亚化学(NichiaCorp.)工程师的中村修二这三位科学家还在执着于这个冷门的氮化镓。
“我的导师和赤崎勇教授是一个实验室的，他一开始选择的方向不是氮化镓，所以有时候选择比努力更重要。”王钢开玩笑说道，中国人则太聪明，见氮化镓这条路很难走，赶紧换了一条路，所以有小聪明的中国人也和诺贝尔奖无缘了。
王钢说，三位科学家对蓝光LED的贡献是不同的，赤崎勇和天野浩，主要是解决了蓝光LED的生长基础问题，而中村修二通过改造设备，攻克p型掺杂，解决了蓝光LED实用化问题。
中村修二在1993年发明蓝色LED二极管的时候还只是一个硕士研究生，在这之后才在德岛大学拿到博士学位。一个偏僻的乡村企业，里面一名硕士毕业的工程师，在39岁的时候发明了一个东西，摘得了科学领域最高荣誉———诺贝尔物理学奖，令人感到非常不可思议。
王钢也为此感到意外，但原因不同：“诺贝尔物理学奖颁发给LED领域，我们非常意外。因为这个领域太小众了。而且这个诺贝尔科学奖，一点都不科学，它完全没有什么高深的理论，完全是工程技术。”王钢说。
创造巨大价值所以获奖
不过王钢非常认同诺贝尔物理学奖的这一导向：科学研究最终的衡量标准应该是为社会和人类创造多少价值，而不是其它。
王钢说，LED能获奖，最主要的原因是对人类社会带来了巨大价值。“我们可能要反思一下我们的科研评价体系。甚至对我们来说这是一个警示。”
王钢说，国内有些看上去觉得很“高大上”的研究，在诺贝尔奖的评价标准里面，可能未必很重要。而一些实用的东西，能够切实改变人们生活的科学技术发明，却不那么“高大上”。
中村修二的一位博士生黄嘉彦撰文回忆，中村修二思考方式跟其他传统的教授大相迳庭。他是一个很实用主义的人。“在他的实验室工作，常常会发生技术走在理论前面的情形，也就是说我们常常在尚未了解问题根源的情况下，就先把问题解决了。”
现场问答
观众：王教授您好，我是广州大学的研究生，我想问一下现在的蓝光LED是1993年的产品还是新研发的？
王钢：还是1993年的产品，工艺有发生变化，但是最根本的材料体系没有变。
嘉宾：材料方面都是氮化镓吗？资源够吗？
王钢：氮化镓这个材料体系实际上有人算过，如果这个技术在全世界铺开之后，地球上的镓是不够用的，肯定要有新的材料体系来替换它。现在我们也在做这方面的研究。
观众：氮化镓能回收利用吗？
王钢：回收利用不了，因为它已经变成化合物了。而且拆解电子元器件非常麻烦，即便你拆解出来了，它最后就只剩下很小很小的一块芯片了，没有意义。
观众：L E D中含有比较强的蓝光成分是不是会对人体有害？
王钢：目前LE D的应用水平下，蓝光是非常安全。不过长时间，高剂量的蓝光照射对人的眼睛确实会有一定伤害。所以我也提醒大家，不要去买那些看上去明显偏蓝色光的灯具，那种就是没有控制好，如果接受长时间的蓝光照射，可能会有一定的危害。根据我们自己做的实验，绿光和紫光对小白鼠的影响比较大。长时间的绿光照射，会导致幼鼠严重的视网膜发育不良。
观众：它和黄光混合发出白光之后，蓝光对人的影响是不是还在？而且更隐蔽？
王钢：变成白光之后，蓝光就没有了，就不存在蓝光对人体的危害。因为蓝光是可见光，看不见就是没有蓝光。
观众：是否应该消减一些蓝光的成分？其它一些稀有元素会不会对环境造成影响？
王钢：对于蓝光，现在还没有正式的标准出来，根据我们自己的研究，它还是比较安全的。LED灯本身也是安全的，和传统的日光灯相比，已经不含汞了，荧光粉也不会对环境造成什么危害。
观众：未来的几年有没有更好的灯来代替LED灯，中国现在LED发展产业和外国的还是有一段差距，未来中国会不会占据顶尖水平，并引领行业发展？
王钢：未来可能有技术替代LED，但是未来5年到10年我看不到。现在很多国际大厂也有跟中国合作，因为我们中国在低成本制造上非常有优势。在一些新技术领域能不能领先要看能不能在一些专利上取得突破。在应用的制造端我们是有优势的，我们会跟国际的大厂成为一种共生的状态。
“我觉得无所谓，大家更自信一点做就行了，当时中村修二并没有想到这个事情就能拿到诺贝尔奖，我们不要去想这个奖那个奖，你只是在你做的事情上坚持下来，我喜欢画画就坚持画画，我喜欢做蓝光LED，你就把这个事情坚持下去，每个人这么想，就一定会有一两个成果在全世界领先。我们更自信一点，做好自己的事情，早晚有一天诺贝尔奖会给我们。”
——— 王钢针对中国人为什么到现在都没有拿到诺贝尔科技奖时回答道
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