รู้จักนักฟิสิกส์รางวัลโนเบลประจำปี 2557 คนที่ 2: ชูจิ นาคามูระ

หลังจากที่วิชาการดอทคอมได้แนะนำ "อาจารย์ปู่" ศาสตราจารย์อิซามุ อะคาซากิ เจ้าของรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2557 ท่านแรกไปเรียบร้อยแล้ว (อ่านรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ http://www.vcharkarn.com/varticle/501061)

คอลัมน์นี้ก็ถึงคิวของ "คุณชายกลาง" ผู้มีอาวุโสสูงเป็นลำดับที่สองในวัยหกสิบปี "ศาสตราจารย์ชูจิ นาคามูระ" (Shuji Nakamura) แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียที่ซานตา บาร์บารา เจ้าของรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2557 คนที่ 2 ผู้เป็นที่รู้จักกันในวงการเทคโนโลยีในฐานะ "แจ็คผู้ฆ่ายักษ์" จากสงครามแข่งขันการประดิษฐ์ ไดโอดเปล่งแสงสีน้ำเงิน หรือ Blue LED

                                                                                  
              ศาสตราจารย์ชูจิ นาคามูระ หนึ่งในสามผู้ได้รับ                                    "คุณชายกลาง" เมื่อครั้งยังเยาว์วัย
               รางวัลโนเบลจากการประดิษฐ์ Blue LED [1]                        ศาสตราจารย์นาคามูระขณะที่อยู่ที่บริษัท Nichia [2]

ย้อนไปในช่วงปี 1990 กลุ่มวิจัยของ "อาจารย์ปู่" ศาสตราจารย์อะคาซากิสามารถประดิษฐ์ p-type แกลเลียมไนไตรด์ได้ โดยการใช้ลำอิเล็กตรอนฉายลงไปบนแกลเลียมไนไตรด์ที่ถูกกระตุ้นด้วยแมกนีเซียมซึ่งทำให้การประดิษฐ์ไดโอดเปล่งแสงสีน้ำเงินเป็นไปได้ 

แต่วิธีนี้ยังไม่เหมาะกับการผลิต Blue LED ออกมาเป็นจำนวนมากในระดับอุตสาหกรรมและหลักการทางฟิสิกส์ของกระบวนการก็ยังไม่เป็นที่เข้าใจการแข่งขันการประดิษฐ์ไดโอดเปล่งแสงสีน้ำเงินจึงยังไม่จบลงจนกระทั่งพนักงานเพียงคนเดียวของแผนกวิจัยและพัฒนา (ทั้งแผนกมีอยู่หนึ่งคน) ของบริษัทเล็กๆ ที่แทบจะไม่มีใครรู้จัก

ในโตกูชิมะ ประเทศญี่ปุ่นสร้างปรากฏการณ์ "แจ็คผู้ฆ่ายักษ์" แก้ปัญหานี้ได้สำเร็จ หลังจากที่บริษัทยักษ์ใหญ่ในวงการอิเล็กทรอนิกส์อย่าง Hewlett Packard หรือ Sony พยายามมายี่สิบปีแต่ไม่ได้ผล

วิธีที่ "แจ็ค" ของเราหรือ "คุณชายกลาง" นาคามูระใช้ก็คือ doping method ด้วยการอบ (thermal annealing) เข้าช่วยทำให้ลดราคาการผลิตลงและสามารถผลิต Blue LED จำนวนมากในระดับอุตสาหกรรมได้ นอกจากนี้ "คุณชายกลาง" และผองเพื่อนร่วมงานยังสามารถอธิบายหลักการทางฟิสิกส์ที่อยู่เบื้องหลังการประดิษฐ์ Blue LED ได้อีกด้วย

แต่การ "ฆ่ายักษ์" ของ "แจ็ค" ครั้งนี้ก็ใช้เวลาเป็นสิบปี และกว่าจะฆ่ายักษ์ (หรือจริงๆ คือเลือกยักษ์ให้ถูกตัว)ได้สำเร็จ "แจ็ค" ก็เกือบจะถอดใจ

ระหว่างสิบปีแรกที่บริษัท Nichia "ผมทำงานสิบสองชั่วโมงต่อวัน เจ็ดวันต่ออาทิตย์ยกเว้นวันหยุดนักขัตฤกษ์"

"คุณชายกลาง" เล่าในระหว่างการให้สัมภาษณ์ "แต่หน้าที่การงานก็ไม่ค่อยก้าวหน้า"

ในช่วงทศวรรษแห่งความทรมาน "คุณชายกลาง" สร้างสิ่งประดิษฐ์สำเร็จสองชิ้น แต่บริษัทที่ใหญ่กว่าก็ผลิตสิ่งประดิษฐ์เหล่านั้นออกมาได้พร้อมๆ กัน ทำให้ยอดขายของ Nichia ซึ่งเป็นบริษัทเล็กๆ ต่ำมาก พนักงานของแผนกวิจัยและพัฒนาของ "คุณชายกลาง" จากสามคนก็ลดลงเหลือแค่คนเดียว เมื่อมาถึง Blue LED ซึ่งเป็นความฝันผู้บังคับบัญชาโดยตรงบอกกับ "คุณชายกลาง" ว่ามันเป็นไปไม่ได้ เพราะบริษัทยักษ์ใหญ่และทีมของมหาวิทยาลัยดังๆ จำนวนมากยังล้มเหลว "คุณชายกลาง" จึงตรงเข้าไปพบประธานบริษัทเพื่อขอเงิน 3 ล้านดอลลาร์สหรัฐมาทำงานวิจัยเกี่ยวกับ Blue LED

และประธานบริษัทก็ไฟเขียวให้ "คุณชายกลาง" ลงมือได้

"(เขาตอบว่า) แน่นอน ไม่มีปัญหา" ศาสตราจารย์นาคามูระเล่า "ผมแปลกใจมาก"

และในที่สุดทศวรรษของความทรมานของ "คุณชายกลาง" ก็จบลง การผลิต LED ในระดับอุตสาหกรรมก็สำเร็จ

                                                
                "คุณชายกลาง" และ ศาสตราจารย์ Herbert Kroemer                    ขนาดของเลเซอร์ไดโอดที่อยู่ในบรรจุภัณฑ์
             เพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียที่ซานตา บาร์บารา               เปรียบเทียบกับเหรียญเพนนีและขนาดชิป
                ซึ่งเป็นเจ้าของรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์เหมือนกัน [3]                     เลเซอร์ไดโอดเปรียบเทียบกับปลายเข็ม [4]

ศาสตราจารย์ Herbert Kroemer เจ้าของรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 2000 เล่าถึงการเข้าฟังการบรรยายของ "คุณชายกลาง" ในเบอร์ลินในปี 1994 ว่าเมื่อเห็น "คุณชายกลาง" แสดงรูปภาพประกอบการบรรยายบนแผ่นสี่เหลี่ยมที่ประดิษฐ์จาก LED ศาสตราจารย์ Kroemer ก็หันไปพูดกับเพื่อนร่วมงานที่นั่งข้างๆ ว่า "สิ่งที่เราเห็นที่นี่คือจุดจบของหลอดไฟ (ธรรมดา) เราไม่ได้กำลังพูดถึงประดิษฐ์หลอดไฟให้ดีขึ้น แต่เรากำลังจะทำในสิ่งที่ไม่เคยมีใครทำมาก่อน"

ถัดจากไดโอเปล่งแสงสีน้ำเงิน "คุณชายกลาง" ได้ทำวิจัยเกี่ยวกับไดโอดเปล่งแสงสีเขียว และหลอดไฟ LED เปล่งแสงขาว สิ่งประดิษฐ์ของ he ยังรวมไปถึง blue laser diodes ซึ่งอยู่ใน Blu-ray discs และ HD DVD

"สิ่งที่ผมทำได้สำเร็จแสดงให้เห็นว่าใครก็ตามต่อให้มีประสบการณ์ในสาขาวิจัยน้อย ไม่มีเงินเยอะ และไม่มีความร่วมมือกับมหาวิทยาลัยหรือบริษัทอื่นๆ เลย ก็สามารถประสบความสำเร็จได้ด้วยตนเองถ้าไม่ยึดติดกับความคิดหรือความรู้ที่เป็นธรรมเนียมปฏิบัติมากจนเกินไป" คุณชายกลางหรือศาสตราจารย์นาคามูระเล่า

ในภายหลัง "คุณชายกลาง" ย้ายมาพำนักอยู่ในสหรัฐอเมริกา โดยทำงานเป็นอาจารย์อยู่ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียที่ซานตา บาร์บารา และมีสิ่งประดิษฐ์จดทะเบียนลิขสิทธิ์มากกว่า 100 ชิ้น และในที่สุด ในปี 2014 ยี่สิบปีหลังการถือกำเนิดของ Blue LED "คุณชายกลาง" ก็ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ร่วมกับ "อาจารย์ปู่" ศาสตราจารย์อะคาซากิและศิษย์คือศาสตาราจารย์อามาโนะ

"หนทางพิสูจน์ม้า กาลเวลาพิสูจน์คน" คอลัมน์นี้จึงอยากขอแสดงความยินดีกับ "แจ็คผู้ฆ่ายักษ์" ผู้ไม่มีคำว่ายอมแพ้ด้วยนะคะ

อาจารย์ ดร. ปนัดดา เดชาดิลก
อาจารย์ประจำภาควิชาฟิสิกส์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

แหล่งอ้างอิงและเครดิตภาพ
[1] http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2014/nakamura-facts.html
[2 ]http://web.archive.org/web/20040622091918/http://www.sciencewatch.com/jan-feb2000/sw_jan-feb2000_page4.htm
[3] http://www.news.ucsb.edu/2014/014430/ucsb-materials-professor-shuji-nakamura-wins-nobel-prize
[4] http://en.wikipedia.org/wiki/Laser_diode#mediaviewer/File:Diode_laser.jpg
[5] http://en.wikipedia.org/wiki/Shuji_Nakamura