Shuji Nakamura već je jednom promijenio svijet. Njegov izum plavih LED dioda promijenio je gotovo sve u našem svakodnevnom životu.
Računari, mobilni telefoni, veliki ekrani, semafori i elektronski bilbordi svijetle zahvaljujući njegovom izumu.
Nakamura je za to 2014. godine dobio Nobelovu nagradu za fiziku, zajedno s dvojicom japanskih naučnika, Isamuom Akasakijem i Hiroshijem Amanom, zbog doprinosa razvoju plavih LED dioda.
Neki stručnjaci njegov izum smatraju jednako značajnim kao Edisonovu sijalicu sa žarnom niti.
Zato je velika vijest kada jedan od najvećih svjetskih izumitelja kaže da će njegov naredni izum biti daleko važniji od prethodnog.
Njegov cilj je izgraditi elektranu koja će koristiti novu vrstu laserskih impulsa velike snage za nuklearnu fuziju i proizvoditi „beskonačne“ količine čiste i efikasne energije. Kod nuklearne fuzije nema uranija niti opasnosti od topljenja jezgra reaktora.
Ako uspije riješiti taj izazov, mogućnosti će biti gotovo neograničene, kaže Nakamura, profesor nauke o materijalima te elektrotehnike i računarstva na Univerzitetu Kalifornije u Santa Barbari (UCSB).
U godinama kada mnogi razmišljaju o penziji, 72-godišnji Nakamura i dalje pršti od energije.
„Penzija je veoma dosadna“, rekao je za CNN.
'Postao sam očajan'
Mnogo prije Nobelove nagrade i prijema u Nacionalnu kuću slavnih američkih izumitelja, Nakamura je bio ismijavan i potcjenjivan. Važio je za inženjera poznatijeg po eksplozijama u laboratoriji nego po rezultatima.
Godine 1979. zaposlio se u tada malo poznatoj japanskoj hemijskoj kompaniji Nichia Corporation, gdje je vodio istraživačko-razvojni tim od svega dvije osobe.
Međutim, nakon gotovo deset godina rada razvio je samo tri proizvoda – i nijedan nije ostvario komercijalni uspjeh.
Na internim fudbalskim i softball utakmicama kolege su ga otvoreno ismijavale.
„Zašto ništa nisi napravio? Trebao bi dati otkaz!“, govorili su mu.
Petkom navečer često bi se vraćao u firmu i obilazio hodnike radeći dodatni posao noćnog čuvara.
„Da“, rekao je kroz smijeh, „morao sam obilaziti cijelu kompaniju.“
Osjećajući se izolovano, razvio je ono što naziva „izumiteljstvom iz bijesa“ – snažnu želju da svima dokaže da nisu u pravu.
Svi njegovi nadređeni govorili su mu isto:
„Moraš odustati.“
„Postao sam očajan“, prisjeća se.
Posljednji pokušaj da spasi posao
Nakamura je odrastao u malom japanskom ribarskom selu gdje je zavolio prirodu i plavu boju mora.
Godine eksperimenata, mukotrpnog rada i brojnih eksplozija u laboratoriji navele su ga da pokuša ostvariti svoj san – napraviti plavu LED diodu.
Velike kompanije poput IBM-a, General Electrica, Bell Labsa, Sonyja i Toshibe tokom decenija su ulagale milione dolara pokušavajući riješiti taj problem.
Crvene i zelene LED diode bile su relativno jednostavne za proizvodnju, ali plava svjetlost predstavlja poseban izazov jer ima kraću talasnu dužinu i zahtijeva mnogo više energije.
Ulog je bio ogroman – industrija vrijedna više milijardi dolara.
U posljednjem pokušaju da sačuva posao, Nakamura je otišao kod osnivača kompanije Nichia, Nobua Ogawe.
„Mogu li razvijati plave LED diode?“, upitao ga je.
Odgovor ga je šokirao.
„Naravno. Nema problema“, rekao je Ogawa.
Nakamura je dobio budžet od tri miliona dolara – nevjerovatnu svotu za 1988. godinu, koja je predstavljala oko dva posto ukupne godišnje prodaje kompanije.
Dvije trećine novca bile su namijenjene opremi, dok je ostatak trebao potrošiti na usavršavanje i proučavanje tehnologija koje bi ga mogle dovesti do otkrića.
'Mrzim kada me potcjenjuju'
Nakamura je zatim godinu proveo na Univerzitetu Floride učeći tehnologiju poznatu kao metal-organska hemijska depozicija iz parne faze (MOCVD).
Sa 34 godine nikada ranije nije letio avionom.
Još važnije, nije imao nijedan objavljen naučni rad.
To je izazvalo podsmijeh među istraživačima na Floridi.
Za doktore nauka u laboratoriji bio je potpuni anonimus bez akademskog ugleda.
Tretirali su ga kao običnog tehničara, stalno ga moleći da popravlja ovu ili onu opremu.
U sebi je kipio od bijesa.
„Mrzim kada me ljudi potcjenjuju“, rekao je jednom.
„Tada sam razvio još jači borbeni duh. Nisam mogao dozvoliti da me takvi ljudi pobijede.“
Kada se 1989. vratio u Japan, dočekale su ga nove prepreke.
Njegov najveći saveznik, osnivač kompanije Nichia, više nije bio predsjednik firme.
Istovremeno je Nakamura odlučio sav fokus usmjeriti na galij-nitrid kao ključ za razvoj plavih LED dioda.
Gotovo svi ostali istraživači u svijetu radili su s drugim materijalom – cink-selenidom.
To je postalo ozbiljan problem kada je jedan poznati naučnik održao seminar u Nichiji i poručio da je galij-nitrid slijepa ulica.
Među prisutnima bio je i Nakamurin novi šef.
Na kraju dana na njegov sto stigla je rukom napisana poruka kojom mu se naređuje da odmah prekine sva istraživanja.
Nakamura ju je odbacio.
„Bacio sam je u smeće“, rekao je uz osmijeh.
Nove poruke s istom naredbom stizale su svakih nekoliko sedmica.
Sve su završavale u kanti za otpatke.
Kaže da je u japanskoj kulturi gotovo nezamislivo ignorisati naredbu nadređenog.
Zbog toga je čak prestao dolaziti na sedmične sastanke istraživačkog odjela kako ne bi morao govoriti kolegama na čemu radi.
„Bio sam toliko ljut da sam odlučio nastaviti bez obzira na sve“, kaže.
Samo nekoliko mjeseci kasnije stigla je potvrda da je bio u pravu.
Doživio je, kako kaže, „najveći trenutak svog života“.
Napravio je jednostavnu LED diodu koja je zasvijetlila blagom ljubičasto-plavom svjetlošću.
Nije znao koliko će dugo trajati.
Otišao je kući.
Kada se sljedećeg jutra vratio, dioda je i dalje svijetlila.
„Bila je veoma slaba, ali je i dalje radila“, prisjeća se.
„Pomislio sam: Bože moj!“
Kompanija Nichia 29. novembra 1993. održala je konferenciju za medije koja je šokirala svijet elektronike.
Plava LED dioda konačno je postala stvarnost.
Pokazalo se da je Nakamura bio u pravu – upravo je galij-nitrid bio ključ uspjeha.
Forbes je tada napisao:
„Ukrotitelj prirode i Edisonov nasljednik pokazao se kao anonimni istraživač iz japanske kompanije za koju gotovo niko nije čuo.“
Beskonačna energija kao posljednje veliko poglavlje
Kasnije su se Nakamura i Nichia našli u dugogodišnjem sudskom sporu.
Kompanija je 2005. pristala da mu isplati 8,1 milion dolara, iako je japanski sud ranije presudio da bi trebao dobiti gotovo 180 miliona dolara.
„Gotovo sav taj novac otišao je na advokate i poreze“, kaže.
Na taj dio života ne voli se vraćati.
Ponosan je na svoj izum.
„Osvojiti Nobelovu nagradu bilo je ipak veće priznanje.“
„Veoma sam sretan“, rekao je.
Kompanija Nichia nije odgovorila na CNN-ov zahtjev za komentar.
Nedavni izvještaj Međunarodne agencije za atomsku energiju pokazuje da bi, da se širom svijeta i dalje koriste stare sijalice, globalna potrošnja električne energije bila gotovo neodrživa.
Potrošnja električne energije za rasvjetu u zgradama bila bi oko 70 posto veća.
Električna energija koja se danas štedi korištenjem LED rasvjete približno je jednaka ukupnoj potrošnji električne energije cijele Južne Koreje.
Ali Nakamura sada razmišlja o budućnosti.
Vjeruje da će njegov sljedeći projekat imati još veći utjecaj na okoliš – proizvodnju praktično neograničene energije bez emisije štetnih gasova.
Zbog toga je osnovao kompaniju Blue Laser Fusion, koja koristi tehnologiju razvijenu iz njegovih plavih LED dioda za stvaranje snažnih lasera namijenjenih nuklearnoj fuziji.
Prema njegovoj procjeni, čak 99,5 posto dosadašnjih istraživanja nuklearne fuzije fokusirano je na korištenje snažnih magnetnih polja.
On vjeruje da se pravo rješenje nalazi upravo u preostalih 0,5 posto.
„Ova priča veoma podsjeća na razvoj plavih LED dioda“, kaže.
U decembru 2022. istraživači Nacionalnog postrojenja za paljenje (National Ignition Facility) pri Lawrence Livermore laboratoriji prvi put su ostvarili takozvani fusion gain – reakciju u kojoj je proizvedeno više energije nego što je bilo potrebno da se ona pokrene.
Nakamura nije učestvovao u tom eksperimentu.
Međutim, već je razvijao vlastiti koncept snažnog impulsnog lasera za inercijsku fuziju, oslanjajući se na iskustvo stečeno razvojem LED i laserskih dioda.
Kompaniju Blue Laser Fusion osnovao je u novembru 2022. godine.
Proboj američkih naučnika dao mu je dodatni podstrek.
Njegov cilj je ono što je dokazano u laboratoriji pretvoriti u pravu elektranu.
Kaže da je njegova kompanija od tada ostvarila niz važnih proboja.
Kako bi kontrolisali kontinuiranu fuzijsku reakciju bez uništenja sistema, razvili su takozvanu optičku rezonantnu komoru koja skladišti energiju laserskih impulsa i pojačava njihovu snagu i do 100.000 puta, omogućavajući održavanje reakcije.
Kako je UCSB objasnio u saopćenju iz 2025. godine:
„Pojednostavljeno rečeno, laser je čekić koji razbija malu kuglicu izotopa vodika. Komora je nakovanj koji sve drži pod kontrolom. Rezultat? Istinski čista i sigurna energija nastala nuklearnom fuzijom.“
Ipak, Nakamurin cilj još je daleko.
Potrebno je mnogo dodatnog rada.
Kompanija sada razvija tehnologiju koja bi do 2032. godine trebala omogućiti izgradnju pilot-elektrane snage jednog gigavata u blizini Santa Barbare, dovoljne za napajanje između 750.000 i milion domaćinstava.
Da li će to biti njegovo najveće dostignuće?
„Da“, odgovara jednostavno.
Na pitanje kako bi reagovao kada bi neki mladi naučnik u njegovoj laboratoriji ignorisao njegova naređenja i nastavio raditi po svome, Nakamura se nasmijao.
Njegova poruka mladim naučnicima širom svijeta glasi:
„Najvažnije je biti spreman preuzeti rizik.“
Jer upravo to, kaže, može promijeniti svijet.