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NAKAMURA, Shuji
NAKAMURA, Shuji

Descripción

Shuji Nakamura [Seto (Japón), 1954]. Científico japonés, nacionalizado estadounidense. Inventó el primer LED GaN de alto brillo. Galardonado con el Premio Nobel de Física en el año 2014 junto a Isamu Akasaki e Hiroshi Amano por la invención de eficientes diodos de emisión de luz azules (LEDs), que han hecho posibles las fuentes de luz blanca brillantes y de bajo consumo.

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Biografía

Shuji NAKAMURA nació el 22 de mayo de 1954 en Oku, un pequeño pueblo dedicado en su mayoría a la agricultura, donde el principal cultivo son los boniatos plantados en escalones cortados en laderas empinadas. Los abuelos maternos de Shuji eran dueños de una granja local. El padre de Shuji, Tomokichi, trabajaba como técnico de mantenimiento para Shikoku Electric Power y enseñaba a Shuji a construir juguetes de madera, con que ejercitar su destreza, tan útil para su futuro.

En su infancia y adolescencia, la pasión de Shuji era el voleibol, lo que le restaba el tiempo de estudio. Además, su capacidad era escasa para el aprendizaje de memoria. Por el contrario, muy alta para comprender las matemáticas y las ciencias. Sus notas de acceso a la universidad no le permitieron matricularse en un centro de prestigio. Él soñaba con ser un físico teórico o matemático, pero su profesor le desanimó ante la dificultad para encontrar una remuneración digna como físico. Y decidió estudiar ingeniería eléctrica, como carrera no tan alejada de su vocación.

En 1973, con 19 años, ingresó en la Universidad de la prefectura de Tokushima, donde los libros de texto estaban obsoletos y los profesores provenían del Instituto. En tercer curso acudió a una conferencia sobre semiconductores que le fascinó tanto que decidió permanecer dos años más en la Universidad y hacer una maestría con el profesor Osamu Tada. Se graduó en Ingeniería electrónica por la Universidad de Tokushima en 1977, eligiendo como tesis el mecanismo de conductividad del titanato de bario (BaTiO3). En 1979 Shuji Nakamura obtuvo el máster en la misma materia.

Con su flamante título en el bolsillo, pensaba que lo contrataría alguna de las empresas de electrodomésticos como Sony, Matsushita o Kyocera. Pero la primera no empleaba a los egresados de universidades de provincias y en Matsushita les pareció demasiado teórico. En Kyocera sí le ofrecieron trabajo, pero finalmente renunció porque no quería abandonar su isla de Shikoku. En Tokushima no había trabajo para ingenieros eléctricos y mucho menos para investigadores, como él anhelaba. Su profesor Taba lo presentó al presidente de una pequeña empresa química en la localidad, de nombre Nichia, que con cierto reparo lo contrató finalmente en abril de 1979.

La firma fabricaba fósforo como sustancia luminiscente para televisores en color y lámparas fluorescentes. Con dos hombres a su cargo, el primer trabajo de Nakamura en la empresa fue refinar metal de galio de alta pureza, que no tuvo aplicación alguna. La siguiente tarea consistió en producir fosfuro de galio, utilizado en la fabricación de LEDs rojos y verdes, sobre los que Shuji tenía muy limitado conocimiento. Finalmente consiguió desarrollar fosfuro de galio que se introdujo en un mercado casi saturado. En 1985 le encomendaron producir arseniuro de galio, empleado en los LEDs infrarrojos, con aplicación en el mando remoto de los televisores y en las comunicaciones ópticas. Ahora el mercado potencial era mucho más extenso, aunque también había muchos competidores. Nichia decidió entonces atreverse a fabricar LEDs mediante la técnica conocida como epitaxia o crecimiento epitaxial en fase líquida. Tras muchos ensayos previos, Shuji Nakamura obtuvo la aprobación del presidente de Nichia para fabricar el primer LED azul brillante del mundo.

Shiro Sakai, antiguo compañero de Shuji Nakamara en la Universidad de Tokushima disfrutaba en esta ciudad de un año sabático concedido por su Universidad de Florida. Shuji lo invitó a visitar su laboratorio de Nichia y Sakai recomendó que Nakamura viajase a Florida para aprender durante un año las técnicas MOCVD (deposición de vapor químico metalorgánico). En marzo de 1988 Shuji tomó por primera vez un avión con destino a Gainsville. Al principio fue bien recibido, hasta que descubrieron que no estaba doctorado ni había publicado ningún artículo científico, ya que la política de Nichia lo prohibía. Como fórmula de compromiso fue admitido como ayudante de investigación invitado. Por otra parte, el sistema MOCVD al que había sido asignado Nakamura estaba todavía en fase de instalación y su montaje ocupó 10 de los 12 meses de la duración de la excedencia concedida por su empresa. Sin embargo, su activa participación en la instalación, le permitió ganar gran experiencia en el funcionamiento del sistema MOCVD.

Shuji pidió un equipo MOCVD y regresó a Nichia en marzo de 1989. En este año los investigadores del equipo del profesor Isamu Akasaki, del que formaba parte Hiroshi Amano, habían logrado fabricar nitruro de galio de tipo p y al año siguiente el primer seleniuro de zinc de tipo p. Lo que nadie podría haber previsto en 1989 era que el nitruro de galio se comportaría de forma muy diferente a los anteriores materiales que emitían luz. Shuji eligió el nitruro de galio pensando en la competencia, ya que ninguna otra empresa estaba trabajando con GaN y porque sería más fácil publicarlo, ya que solo se habían publicado algunos documentos. Además, Nakamura perseguía conseguir su doctorado por la vía de publicación de cinco artículos científicos, permitida en Japón.

En Nichia el objetivo era desarrollar un LED azul brillante. Tras la mejora de los equipos MOCVD, que realizó el propio Shuji y un trabajo en solitario y constante, llegó el día en que logró crear una delgada película de cristal de nitruro de galio con una movilidad de electrones sorprendentemente alta comparada con los resultados logrados en la Universidad de Nagoya por Isamu Akasaki y Hiroshi Amano.

En 1992 se celebró la primera conferencia sobre nitruros en San Luis. Shuji Nakamura dio una charla sobre su prototipo de LED azul. En septiembre de este mismo año consiguió fabricar un LED de heteroestructura doble.

La empresa Nichia anunció el 29 de noviembre de 1993 en una conferencia desarrollada en Tokio el primer LED azul brillante del mundo.

En mayo de 1994 creó los LED azules y azul-verdosos. El siguiente año, Nichia comercializó LEDs verdes. En septiembre de 1995 Shuji anunció los primeros LEDs azules y verdes con base cuántica y la compañía en este mismo año desarrolló los LEDs blancos.

En 1996 Shuji presentó un prototipo de láser violeta-azul en una conferencia en Berlín, utilizándolo como como puntero durante la presentación. Este mismo año recibió el Premio de la Society for Information Display y el Rank Prize en 1998.

En diciembre de 1999 dejó Nichia para unirse a la Universidad de California en Santa Bárbara (UCSB) como profesor de materiales e ingeniería eléctrica e informática. En su condición de director de investigación del Centro de Electrónica de la Energía y Alumbrado de Estado Sólido (SSLECC y desde la Cátedra Cree de Iluminación y Pantallas de Estado Sólido se encarga de la supervisión de la investigación que permite la próxima generación de dispositivos optoelectrónicos.

En 2002 Shuji Nakamura recibió el Premio de Electrónica Cuántica del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos y en este mismo año la Medalla Benjamín.

En 2006 recibió el Premio de Tecnología del Milenio por la invención de fuentes lumínicas: los LEDs azul, verde y blanco y por la luz ultravioleta.

El 10 de diciembre de 2014, Shuji Nakamura recibió el Premio Nobel de Física junto a Hiroshi Amano e Isamu Akasaki, por la invención de eficientes diodos de emisión azul, que han hecho posibles las fuentes de luz blanca y de bajo consumo energético. Este descubrimiento se inscribe en "el espíritu de Alfred Nobel" de hacer inventos que generen un gran beneficio a la humanidad, argumentó la Real Academia de Ciencias sueca. El LED, subrayó, es "una nueva luz para iluminar el mundo", más eficiente y respetuosa con el medio ambiente. Las bombillas tradicionales habían sido el sistema de iluminación dominante en el s. XIX, las lámparas fluorescentes llegaron en el s. XX, pero tras la invención de estos científicos, el LED se convierte en el sistema de iluminación del s. XXI.

A día de hoy Shuji Nakamura cuenta con más de 200 patentes en los Estados Unidos, más de 300 patentes japonesas y ha publicado más de 550 documentos en su campo.

Más información

Vídeos

(4-5 p.m. Tuesday, April 5, 2016) Open lecture and webcast on breakthroughs in efficient lighting and the worldwide adoption of LED light bulbs by Shuji Nakamura, professor of materials and electrical & computer engineering at the University of California, Santa Barbara.

Shuji Nakamura, Nobel Laureate | The Invention of High Efficient Blue LEDs and Future Lighting

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