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日本人3名がノーベル賞獲得!「青色LEDの発見」に学ぶイノベーションの“生み方”

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イノベーションは、一人の天才のひらめきや超人的な能力によってある日突然誕生するわけではありません。蒸気機関車の発明や、飛行機や自動車の発明、ワクチン開発、コンピュータの発明やLED照明…さまざまなイノベーションの歴史が明らかにしているのは、それが試行錯誤の積み重ねによる漸進的な進化だということです。「青色LEDの発見」を例に見ていきましょう。

イノベーションとは、革命ではなく「進化」である

イノベーションは革命でも創造的破壊でもありません。そのような劇的なものではなく、試行錯誤による淡々とした連続的な進化です。それは素朴にイメージされてきたようなレボリューション(革命:revolution)ではなくエボリューション(進化:evolution)なのです。

このことは、3人の日本の科学者がそろってノーベル物理学賞を受賞した高輝度青色LEDの発見についても当てはまります。

100年以上かけて実用化されたLED照明

LEDの歴史は今から100年以上も前の1906年に遡ります。

きっかけはイギリスの科学者ヘンリー・ジョセフ・ラウンドが炭化ケイ素に電流を流すと黄色く光ることを発見したことでした。

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その後、アメリカの科学者ニック・ホロニアックが赤色LEDを発明します。さらにその後、日本の半導体研究の先駆けである西澤潤一氏によって実用レベルの赤色、緑色LEDが開発され、橙や黄緑などの各色のLEDが誕生しました。

照明に適した白い光を生み出すためには、光の三原色である赤、青、緑が必要です。赤と緑はすでにありました。そこで世界中の科学者がまだ手に入っていない青色LEDの研究に取り組み、それをついに実現したのが日本の3人の科学者だったのです。

まず赤﨑勇氏と天野浩氏が青色LEDの主要な材料として世界で注目されていた窒化ガリウムの高品質結晶の作製に成功します。発見の最終段階で重ねた実験回数は、2年間で1500回を大きく超えるものだったといわれています。

しかし、この段階ではまだ実用化できるレベルの高輝度な青色LEDは手に入っていませんでした。これを実現したのが中村修二氏(現在は米国籍)です。

中村氏は窒化ガリウムの大きな結晶を作製するために窒化物半導体がもつ特殊な性質である「結晶の不均一性」に着目しました。一見不適切に考えられるサファイア基板上に窒化ガリウムの薄膜を成長させることを考え、装置そのものの改良も行いながら、足かけ2年の歳月をかけて高品質の窒化ガリウムの結晶膜の作製に成功しました。

中村氏は毎朝まだ日が昇らない時間に研究室に入り、来る日も来る日も前夜に構想した実験に着手し、そして夕方思うような結果が得られなければその可能性を捨て、翌朝は別のチャレンジをしたといわれています。あらゆる研究論文に目を通し、それらにヒントを得て材料を変え装置そのものを改良して実験を繰り返すという地道な努力の日々を重ねていたといわれているのです。

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