Профессор Амано подсветил Петербургу синей мечтой

Нобелевский лауреат 2014 года по физике Хироси Амано прочитал открытую лекцию в Петербурге. Почему человечество так долго пыталось создать голубые светодиоды, а получилось именно у Амано? Как эти устройства пригодились, чтобы создать iPhone и iPad, и испытывает ли японская наука проблемы с финансированием? Об этом поведал физик. А еще уточнил, как ездил на скутере за реагентами, как его жена связана с Россией, и на что он потратил 300 тысяч долларов. «Фонтанка» считает: перед нами – история о завидном японском упорстве.

Хироси Амано получил Нобелевскую премию по физике в 2014 году. За «создание голубых светодиодов». Вместе с ним приз в больше чем миллион долларов разделили ученые Исаму Акасаки и Сюдзи Накамура. Тем не менее презентовать свою технологию в Россию приехал только Амано.

– Почему один я? Не знаю, – поделился с «Фонтанкой» физик. – Видимо, коллеги были очень заняты. Маршрут определило министерство иностранных дел Японии, поездка проходит при поддержке посольства в Москве.

– Можно ли сказать, что вы сегодня выступаете как пропагандист японской науки?

– Пропаганда? Ну что вы. Я просто понимал, насколько важной будет дискуссия с российскими коллегами и друзьями.

«Дискуссия» прошла 1 июня в Санкт-Петербургском академическом университете, с чьим ректором Жоресом Алферовым японец успел переброситься парой слов – их научные интересы почти совпадают. Да и российскую науку нельзя не уважать, заверил профессор, потому что один из первых светодиодов в 1923 году изобрел советский ученый Лосев.

В черном пиджаке, кипенно-белой рубашке, синевато-сером (видимо, под цвет светодиодов) галстуке, Амано напоминал американца. Со студентами, которых собралось больше сотни, общался на хорошем английском, не забывая периодически блистать белозубой улыбкой. Молодой возраст нобелевского лауреата – на момент получения премии ему было 54 – к неформальному общению располагал.

Цвет имеет значение

Выступление началось издалека – с истории искусственного освещения, которое долгое время ограничивалось огнем и свечами. Только в XIX веке ученые совершили прорыв, придумав первую лампу накаливания, напомнил Амано. Впрочем, «Фонтанка» эту часть сократит (тем, кому интересно, поможет «Википедия»), и сразу перейдет к светодиодам, появившимся в середине XX века. А они, как известно, гораздо эффективнее и надежнее лампочек Ильича. Современные производители обещают, что светодиодный светильник проработает 6-7 лет.

– Диодами я увлекся в 1981 году, когда выбирал тему диплома, – вспоминал Амано. – К тому моменту Билл Гейтс уже создал Microsoft, а Стив Джобс и Стив Возняк – Apple. Стали развиваться компьютеры. Я хотел внести свой вклад в развитие этих систем. На тот момент дисплеи работали на электронно-лучевых трубках, а это значит – большие размеры и большое потребление энергии.

Светодиоды могли бы улучшить ситуацию, но вот проблема – тридцать лет назад промышленность выпускала только приборы красных и зеленых цветов. Чтобы добиться более глубокой цветопередачи и яркого свечения, нужны были синие и белые диоды, а они существовали только в виде экспериментальных образцов, да и то не очень качественных.

– Я подумал: если удастся сделать голубой светодиод, это изменит мир, – признался Амано.

Мир благодаря его работам действительно изменился. Без синих диодов не могли бы существовать экраны планшетов, смартфонов и ноутбуков.

– Некоторые жалуются, что результаты моих трудов вызывают зависимость, – улыбнулся Амано, показывая фотографии людей, впившихся глазами в мобильные телефоны. – Но когда я был студентом, я о таком не думал.

Тысячи экспериментов

Пройти путь от школяра до нобелевского лауреата господину Амано было не так-то просто. Во-первых, требовалось разработать технологию производства синих устройств, а на этом сломал зубы не один маститый ученый.

Светодиоды разных цветов производят из разных материалов: красные и зеленые – из фосфида галлия. Из чего делать голубые? С веществом определились почти сразу – нитрид галлия. Но как его получить? Какие добавки применять, чтобы структура полупроводника, которым является любой светодиод, оказалась наиболее прочной? Только на то, чтобы подступиться к этим вопросам, у Амано ушло три года и 1,5 тысячи экспериментов.

– Когда я, наконец, вырастил кристаллы нитрида галлия, я был очень рад. Я впервые увидел такие красивые кристаллы! Принес это своему учителю, профессору Акасаки, и думал, он тоже обрадуется. Но он был холоден – сказал, что нужно исследовать другие характеристики материала, которые бы позволили использовать его массово.

Позже команда Амано добавила в нитрид галлия индий, обнаружила «квантовые ямы», которые повышают производительность диодов – во время таких описаний на экране с презентацией появлялся рисованный человечек, задумчиво почесывающий голову, – видимо, альтер эго ученого.

Новые идеи далеко не всегда пользовались вниманием коллег.

– Однажды я должен был презентовать результаты своих исследований. Зашел в комнату, а там только четыре человека – председатель совещания, профессор Акасаки, я и еще один. То есть только один человек заинтересовался моими результатами, – отметил Амано.

За реагентами на скутере

Будущему лауреату пришлось биться и с типично русской проблемой – недостатком денег. Финансирование японской науки в 1980-е годы, оказывается, было отнюдь не таким роскошным, как можно предположить из Петербурга.

– На исследования выделяли лишь 30 тысяч долларов США в год. На первом этапе нам нужно было купить установку, которая стоила по крайней мере миллион долларов. Мы не могли этого себе позволить, и студенты сами разработали реактор, – говорил профессор.

– За дополнительными материалами я несколько лет подряд ездил на своем скутере, – ударился в воспоминания физик. – А когда нам потребовался магний, мы узнали, что 25 миллиграммов обойдутся в 5 тысяч долларов. Пришлось просить о помощи профессора Акасаки. Он купил вещество.

Теперь деньги на исследования у Амано точно есть, и он не собирается расслабляться. Профессор заверил, что полон идей для дальнейшего развития светодиодов.

– В Японии 48 атомных станций, но все они остановлены после аварии на Фукусиме. Стране необходимо найти новые источники энергии либо снизить расходы. Министерство энергетики США утверждает, что к 2030 году в Штатах три четверти всех систем освещения будут заменены на светодиодные, благодаря этому американцы сэкономят 7% энергопотребления. В Японии распространение светодиодов идет гораздо быстрее. К 2020 году больше половины освещения будет светодиодным, и это даст 1 триллион японских йен экономии.

По мнению профессора Амано, диоды понадобятся и странам третьего мира, где нет надежных энергосетей.

– Мы можем предоставить им простые и дешевые источники освещения, – сказал профессор, вытащив из-за кафедры и подняв над головой синюю светодиодную лампу.

Светила она действительно ярко.

«Жена поддерживает на расстоянии»

После выступления озабоченная физикой публика засыпала Амано вопросами вроде: «Вы действительно используете объемный алюминий для подложек?», «Какой размер для подложки вы выберете?»

«Фонтанке» тоже удалось задать несколько вопросов – не о технических деталях, а за жизнь.

– Профессор Амано, японская наука до сих пор испытывает проблемы с финансированием?

– Ситуация становится все лучше, особенно в фундаментальных исследованиях. Сложность – большой разрыв между самыми богатыми и бедными лабораториями.

– Вы работаете во Франции. Сюдзи Накамура, получивший премию вместе с вами, постоянно живет в США. Можно ли сказать, что Япония страдает от «утечки мозгов»?

– Не могу сказать, что эта проблема очень серьезная. Все не так плохо. Мы знаем, что для некоторых научных направлений ситуация в Америке лучше, чем в Японии. Но наше правительство поддерживает молодых ученых, для них созданы достойные стартовые условия.

– Ваша супруга живет в России…

– Так оно и есть, она преподает японский студентам. (Касуми Амано работает в Новосибирском государственном педагогическом университете. – Прим. ред.).

– Казалось бы, жена выдающегося ученого должна быть постоянно рядом с ним, поддерживать его быт.

– Это только стереотип. Моральная и духовная поддержка важнее физической.

– На что вы потратите Нобелевскую премию?

– Я уже потратил. Все деньги пожертвовал родному университету.

Сразу же после лекции Хироси Амано улетел в Москву, где 2 июня прочитает две лекции – в МГУ и МГТУ имени Баумана. После этого профессор отправится в Париж, где встретится с исполнительным советом ЮНЕСКО.

Елена Кузнецова, "Фонтанка.ру"