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楼主: hkhtg090201
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[其他主题] 诺贝尔奖跟踪:2017年颁奖

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lemoncap 发表于 2014-10-7 21:05 | 显示全部楼层
lemoncap 发表于 2014-10-7 16:19
物理奖今年,有无可能LED?

哈哈哈哈,有点运气成分。中村是传奇式的人物。
lemoncap 发表于 2014-10-7 21:07 | 显示全部楼层
F-117 发表于 2014-10-7 18:17
今天给了LED,明天化学奖估计就不会给邓青云了吧,他发明的是OLED。。。。

今年说不准,但OLED是够级别的。
lemoncap 发表于 2014-10-16 01:03 | 显示全部楼层
本帖最后由 hkhtg090201 于 2015-10-16 12:00 编辑

[转]从今年的诺贝尔物理学奖说开去

(一)


    今年10月7日,诺贝尔物理学奖颁给了三位科学家:I. Akasaki, H. Amano和 S.
Nakamura,获奖理由是“Efficient Blue LED Leading to Bright and Energy-Saving
White Light Sources”. 对于今年的物理学奖,没有人比Nick Holonyak, Jr. 更加
失望的了。毕竟无论从哪个角度看,LED领域获得诺贝尔奖,不应该少了第一个可见光
波段LED的发明者Nick Holonyak。如果从今年诺贝尔物理奖所给出的如此具体且精确的
理由来说,今年这三位科学家获奖确实没有争议,但是这并不意味着今年这个物理奖发
的就没有问题。相反,今年的奖颁得颇具争议,这是因为这个颁奖理由太过于狭窄,不
仅完全忽略掉了LED/半导体激光器领域许多先驱的贡献,更重要的是它忽略掉了整个领
域里面最重要的也是历来诺贝尔奖最为看重的“原创性”。整体而言,今年的物理奖相
当于说诺贝尔奖没有颁给莱特兄弟而发给了几十年后出来的喷气式飞机,尽管事实上无
论是莱特兄弟发明的飞机还是后来的喷气式飞机也没有获得诺贝尔奖。再比如1987年的
诺贝尔奖颁给了伯诺兹和缪勒,而并没有颁给第一个做出超导转变温度在液氮温区以上
的朱经武。人们一直一来所宣称的就是诺贝尔奖注重想法和工作的原创性,而不是颁给
后面做出的后续重大贡献,今年的颁奖正好完全相反。

    无论如何,LED发明人的贡献不应该被忽略。即便是单就蓝光LED而言,这三个人也
不是最早做出蓝光LED的科学家,在他们之前就有人用GaN, SiC等材料做出过蓝光LED,
只不过发的光不如后来的“efficient blue LED”这么强罢了。(第一个基于GaN的蓝
光LED诞生于1971年,第一个商用SiC蓝光LED出现于1989年,参见wikipedia: “The
first blue LEDs using gallium nitride were made in 1971 by Jacques Pankove
at RCA Laboratories. In August 1989, Cree Inc. introduced the first
commercially available blue LED based on the indirect bandgap semiconductor,
silicon carbide.”,此外,第一个GaN蓝光LED的专利于1973年申请,在1974年获批:
Patent US3819974 A for a blue LED based on GaN was issued to D Stevenson, H
Maruska, and W Rhines. Filed Mar 12, 1973, Issued Jun 25, 1974)。可以看到
,今年获奖的三位科学家并不是首先发明蓝光LED的人,这也就是为什么今年诺贝尔奖
颁布的理由中有个非常重要的定语不能缺失 -“efficient”。这三位科学奖的贡献是
通过一系列非常重要的技术改进把先前的蓝光LED的发光效率大幅提高,而并不是原创
性的发明蓝光LED。这里需要指出的是并没有任何贬低其工作的含义,相反我觉得他们
的工作确实是及其重要的技术突破,正是由于他们的杰出工作才使得蓝光LED可以被大
规模应用于人们生活的许多方面。但是无论是从物理意义上还是从改变人们的认知的角
度上来说, LED的发明才真正是物理上和概念上的原创和突破。因此,今年获奖者中第
一个可见光波段LED的发明者Nick Holonyak, Jr.的缺席是无论如何也说不过去的。
lemoncap 发表于 2014-10-16 01:04 | 显示全部楼层
本帖最后由 hkhtg090201 于 2016-10-4 07:43 编辑


[转](二)
    关于为什么是蓝光LED而不是最早可见光波段的红光LED获得诺贝尔奖,网上有一种
说法,他们说“因为基于GaN的蓝光LED做出来很难,而基于GaAs的红光LED很简单”。
这种说法很荒谬,完全站不住脚。在红光LED/半导体激光器出来之前,人们甚至都不知
道可以用semiconductor alloy来产生可见光波段的光输出。在Nick Holonyak之前,人
们已经实现了GaAs的P-N结并实现了红外光的输出(因为GaAs材料的带隙是1.4eV)。同
在通用电气公司工作的R. N. Hall用GaAs 材料实现了世界上第一个半导体激光器,而
Nick Holonyak目标是实现可见光波段的红光半导体激光器。他的思路是在直接带隙的
GaAs里面掺入一定量的间接带隙的GaP,以此形成直接带隙的三元合金GaAsP。这样一来
,能带宽度被提高了,从而发出波长比红外更短的红光。当时有许多人都觉得这条路行
不通,而Nick Holonyak坚持自己的想法,自己用石英管和加热器搭建了闭循环气相外
延反应设备,在其中放入原料GaAs和GaP并加热然后冷却沉积的办法令人难以置信地成
功生长出了GaAsP合金。然后他在GaAsP材料基础上做出P-N结,并通过将器件的端面进
行研磨抛光的办法来产生Fabry-Perot共振腔(他也创造性地提出了用半导体端面自然
解理的办法来实现Fabry-Perot共振腔),从而第一次产生了红光的激光输出。通过破
坏掉共振腔或升高器件的周围环境温度,就自然实现了红光的非相干光的输出(也就是
世界上第一个红光LED)。图为Nick Holonyak和世界上第一个红光半导体激光器。


    从这看出在Nick Holonyak之前,人们并没有意识到可以通过Semiconductor alloy
(GaAs是一个二元化合物半导体,不算合金)的方式来调节能带的宽度从而实现可见光
的输出。是Nick Holonyak第一个提出并实现这个想法,而这个工作也是真正意义上的
能带工程和量子调控。可以毫不过分的说,这个工作的物理意义是尤其深远的。没有这
个半导体合金,人们只能通过寻找有限的几种具有直接带隙的二元III-V或II-IV化合物
材料来实现有限几个离散的特定波长范围的光学输出。而通过改变合金组分人们才可以
连续的调节材料的带隙,从而实现大范围连续光谱波段的覆盖。事实上,人们也正是沿
着这条路才逐步发展出今天各种三元/四元化合物半导体以满足不同的需求。今天,人
们已经对于通过调节半导体合金组分来实现习以为常了。许多人似乎从来就认为这是一
个很自然的事情,而并不曾意识到这一切的开端正是Nick Holonyak的第一个红光半导
体激光器/LED的发明。

    此外,也正是第一支可见光波段而不是之前红外波段的LED的诞生,才让人真正看
到LED被用做照明的可能性,从而真正开启了固态照明的时代,并让人们意识到LED才是
真正意义上的终极节能照明光源(因为理论上LED光电转换效率可以达到100%)。因此
,诺贝尔物理奖颁给半导体红光LED/激光器才是更贴近其物理奖的本质,相反
efficient blue LED尽管其技术突破的工程意义非常巨大(再一次的,这里并没有任何
贬低工程技术的意思),但就物理意义上的创新和对人们认知的突破而言实在不如第一
个LED的诞生来的重大。

    不能因为前人把红光LED做出来了就回过头来说红光LED很简单,任何事物被第一个
人发明出来之前都是困难的,否则为什么是这个人发明而不是其他人先发明的。如果套
用这个“红光LED很简单”的逻辑,我也可以同样说efficient Blue LED也很简单。因
为由于今年三位获奖者的突破并实现efficient blue LED后,现在这么多公司,研究组
都能生产更高光电转换效率的blue LED了,岂不也是很简单?

    另外网上有人提出“现在红光LED都没人用了“,”以前的红光等LED都不够亮”等
等理由那就更不值一驳了。在Nick Holonyak的第一个红光LED诞生之后许许多多的科学
家和工程师(里面有许多重大贡献都是由Nick Holonyak及其学生/合作者作出的)都在
致力于提高光电转换效率和覆盖更大的输出波长范围,红光黄光的高亮度LED也早就问
世并一直在进步。另外且不说之前红绿LED都被用在信号显示方面,单说现在,红光LED
(现在普遍用的是InAlGaP这个四元组分合金)已经越来越多的用在汽车尾灯,交通指
示灯等方面。在可预见的将来将会全面替代普通的灯泡在上述领域的应用。由于这些应
用需要直接的红光输出,用蓝光LED加荧光粉的做法显然不够节能。图为LED效率改进图
和Audi的LED车尾灯(基于InAlGaP红光LED)。
[
lemoncap 发表于 2014-10-16 01:05 | 显示全部楼层
本帖最后由 hkhtg090201 于 2015-7-15 13:57 编辑

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【转】(三)

    今年的三位获奖者的突破有相当大的因素是建立在这个领域里的许多先驱的重大贡
献的基础上的,跳过各个先驱的重大贡献而直接颁给在蓝光LED领域取得重大突破的三
位科学家就如“好比一个奴隶放上了金字塔顶端最后一块砖就将建造整个金字塔的贡献
都归于他”一样。下面就来稍微说一下这个领半导体激光器/照明领域里面的一系列的
重大贡献,而这些都与Holonyak以及其他科学家和合作者的先驱贡献分不开:

1.    通过调节Semiconductor Alloy组分的途径来调节能带宽度和输出波长,此前已
经讲过了,不再赘述。

2.    高亮度Blue LED的后续结构发展中通过引入半导体量子阱(Quantum well)来提
高复合载流子的态密度从而实现更高亮度的光输出。而这个概念的实现也跟Holonyak的
先驱工作密不可分。世界上首次通过电流注入来实现激光输出的量子阱激光器(
Quantum well laser)最早是Holonyak和他的学生在1977年用液相外延生长加上的办法
实现的。

1977QWLaserSpectrum.png;

3.    三位科学家用来生长GaN LED材料的所需的MOCVD技术的引入:第一个将MOCVD生
长方法引入化合物半导体材料生长并成功长出高质量材料的是Nick Holonyak的学生
Dupuis和Dapkus 在1970年代实现的。由于这些先驱的杰出贡献现如今MOCVD已经是一个
半导体光电子材料生长领域里面的两大主流之一了。而另外一大主流就是以A. Y. Cho
与J. R. Arther发明的分子束外延技术。图为R. Dupuis和他的第一台MOCVD:

MOCVD.jpg;

    因此,综合以上各点,尽管今年的三个得奖人在蓝光LED领域的贡献非常大,但物
理奖颁给"efficient blue LED"而完全忽略掉了第一个半导体LED/激光器(红外和可见
光波段)实在是有失恰当和公正,原因在于它忽略掉了整个LED领域里面最重要的原创
性的贡献。
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lemoncap 发表于 2014-10-16 01:06 | 显示全部楼层
本帖最后由 hkhtg090201 于 2015-7-15 13:57 编辑

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【转】
(四)写在本文结束之后的一些随想

    今年的诺贝尔物理奖也不是第一次诺贝尔奖错过其发明人了,当年梅曼第一个做出
激光器却没有获奖,有关激光的发明归属的种种纷争可以参见梅曼的《The Laser
Odyssey》一书以及网上的各种资料,其中网上发表的《纪念激光发明50年曁NB颁奖季
节讨论NB奖》一文写的非常生动活泼且史料翔实,值得一读。http://wenku.baidu.com/link?url= ... 7YZSTb9lDtwfHxnu0T7

    自20世纪60年代初的激光诞生以来,美苏两大阵营你追我赶,重要的突破层出不穷
,直接推动了激光在各个领域里的大规模应用。而其中非常重要的半导体激光器和光纤
的诞生催生了现代光电子工业,加上以晶体管和集成电路为代表的现代电子工业直接推
动了信息时代的到来。从20世纪60年代初到现在的50多年中,Nick Holonyak及其合作
者几乎每十年都有对于整个光电子领域非常重要的突破性贡献。如果有心仔细研究当年
的发现之旅,可以看到几乎所有重要的原始性创新都是利用手头有限的资源和设备来完
成的。第一个红光LED/半导体激光器的材料生长是如此,而后量子阱激光器的诞生也是
如此。当时MBE才刚刚被贝尔实验室的卓以和发明出来不久,作为大学里的实验室是无
法负担如此昂贵的设备的。而一般的液相外延技术无法精确控制材料生长的厚度,要利
用通常较为简易的液相外延的设备长出超薄的量子阱结构,一般认为是不可能的。但是
Nick和他的学生却不这么认为。经过反复的思考,他们创造性的给液相外延设备上加
装了由电机驱动控制的rotating boat system,从而成功长出了量子阱以及超晶格结构
,最终抢在贝尔实验室等一些掌握大量资源的竞争对手之前第一个做出电流泵浦的量子
阱激光器。在1997年Holonyak的回顾半导体激光发展35年的综诉论文中,他这样写道:
“Whether it was appreciated or not, the QW laser (as yet unnamed), a diode
laser, was introduced via LPE, not by MOCVD, nor by MBE, which came still
later.”。从Nick Holonyak等人的许多先驱工作可以看到,真正的原始性创新和新概
念的实现并不一定需要非常先进的仪器设备,如何充分利用手头有限的资源来完成目标
这也是真正值得我们学习的地方。
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lemoncap 发表于 2014-10-16 01:08 | 显示全部楼层
本帖最后由 lemoncap 于 2014-10-16 01:13 编辑

不应该把NB奖当成一种主要衡量标准。飞机、火箭、电灯都没得嘛。
lemoncap 发表于 2014-10-16 01:11 | 显示全部楼层
今年化学奖很有意思。
lemoncap 发表于 2014-10-16 01:21 | 显示全部楼层
说说近来对NB奖的观察:
1)九十年代以来真牛掰(突破)的物理化学工作越来越少。
2)所以发向较为应用的突破。

生物你能担当领头科学的重任?有点开玩笑。
lemoncap 发表于 2014-10-16 17:37 | 显示全部楼层
ddg1111 发表于 2014-10-16 13:24
别说飞机,火箭,就连电灯和蒸汽机都不是一个人发明的,所谓小瓦特烧水看到水壶盖顶起的故事纯粹TMD百年 ...

一个多世纪以前专利是需要实际装置的。那时专利比较值钱,后来才水了。
lemoncap 发表于 2014-10-16 18:34 | 显示全部楼层
波尔祖诺夫不过是改进的纽康雯机,为何说瓦特是比纽康雯更重要的发明,瓦特是推,纽康雯是吸。一个可到10大气压一个不到1。其后的材料技术机械技术制造技术的积淀有几个能体会到?为什嘛瓦特机能推广普及?别人能大量生产啊,性能牛掰啊。
lemoncap 发表于 2014-10-16 18:37 | 显示全部楼层
ddg1111 发表于 2014-10-16 18:20
爱迪生活到84岁,一生有一千多项专利,如果都是原创,这就意味着他从生下来第一天开始,每年要十几项发明 ...

后来很多是助手做的。
 楼主| hkhtg090201 发表于 2015-10-5 19:39 | 显示全部楼层
屠呦呦获2015生理医学奖,这是……首次。祝贺!
zhyuli 发表于 2015-10-5 19:50 | 显示全部楼层
hkhtg090201 发表于 2015-10-5 19:39
屠呦呦获2015生理医学奖,这是……首次。祝贺!

青蒿素啊,名至实归,实际上是发晚了......  祝贺
DF21 发表于 2015-10-6 15:19 | 显示全部楼层
zhyuli 发表于 2015-10-5 19:50
青蒿素啊,名至实归,实际上是发晚了......  祝贺

40多年前的成果了
 楼主| hkhtg090201 发表于 2015-10-6 19:04 | 显示全部楼层
梶田隆章和阿瑟·麦克唐纳因发现中微子振荡分享 2015年诺贝尔物理学奖

日本物理学家梶田隆章和加拿大物理学家阿瑟·麦克唐 纳(Arthur Bruce McDonald)因发现中微子振荡共享而分 享了2015年的诺贝尔物理学奖。物理学家长期以来不确定 中微子是否有质量,但实验暗示它可能确实有质量。2001 年,麦克唐纳领导的团队使用了一个地下矿井内安装的中 微子探测器,他们的直接观察显示电子中微子振荡成μ子和 τ子中微子。根据量子理论,如果中微子振荡,那么它必定 有质量。 本文已被查看
lemoncap 发表于 2015-10-7 01:31 | 显示全部楼层
青蒿素这个发现从有机化学的角度很有点意思。其实与磺胺、青霉素等的发现类似,都是小分子有机化学的辉煌胜利。 所以生物化学不要老落入言必称基因的误区。

中微子振荡得奖也算中规中矩。
 楼主| hkhtg090201 发表于 2015-10-7 21:31 | 显示全部楼层
三名科学家因DNA修复机制研究分享2015年诺贝尔 化学奖

瑞典的Tomas Robert Lindahl、美国的Paul L. Modrich和Aziz Sançar(土耳其裔)因DNA修复机制研究 而分享了2015年的诺贝尔化学奖。 每天我们的DNA因为紫外辐射、自由基或其它致癌物 质而受损。然而即便没有了外部的攻击,DNA分子天 生就是不稳定的。我们的细胞基因组每天都会自发发 生数以千计的变化。此外在细胞分裂DNA复制过程中 缺陷的出现也是不可避免的。Tomas Lindahl、Paul Modrich和Aziz Sancar的工作揭示了细胞是如何修复受 损的DNA和保障遗传信息的。他们的研究提供了有关 活细胞功能的基本知识,有助于研发新的癌症治疗方 法。
红太郎 发表于 2015-10-9 00:16 | 显示全部楼层
文学奖花落白俄罗斯。
DF21 发表于 2015-10-12 19:33 | 显示全部楼层
lemoncap 发表于 2015-10-7 01:31
青蒿素这个发现从有机化学的角度很有点意思。其实与磺胺、青霉素等的发现类似,都是小分子有机化学的辉煌胜 ...

青蒿素也是40多年前的成果了
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