Ledlicht

‘Ik kon de race makkelijk winnen, ik was bijna alleen in koers’

Shuji Nakamura (Oku, Ohime, 22 mei 1954)

Hoe de zoon van een onderhoudsman van een elektriciteitscentrale in een afgelegen Japans vissersdorp als onderzoeker terechtkwam in een klein bedrijf dat een laboratorium had met twee werknemers, en hoe hij van daaruit met de uitvinding van het felblauwe ledlicht alle grote elektronicaconcerns het nakijken gaf, waarna hij in hoog tempo 200 verwante uitvindingen, onder meer de Blu-ray-laser, op zijn naam schreef, ruzie kreeg met de schoonzoon van zijn oude baas en naar Californië vertrok omdat zijn vrouw en drie dochters die plek het aantrekkelijkst vonden, en waar hij nu, na 25 internationale onderscheidingen te hebben ontvangen, als een moderne Edison alleen nog door de Nobelprijs – voor Scheikunde of Natuurkunde, dat is niet duidelijk – kan worden verrast.

Toen de Amerikaanse wetenschapsjournalist Bob Johnstone in 1994 de firma Nichia, een kleine producent van fosfor voor tv-beeldbuizen, in het afgelegen Japanse stadje Anan bezocht, was eigenaar Nobuo Ogawa niet aanwezig.

Hij beklom in het hart van China een berg van 2750 meter, zo kreeg Johnstone te horen. ‘3000 meter is dezer dagen zo mijn grens’, zei de 82-jarige baas toen Johnstone enkele maanden later opnieuw zijn opwachting maakte, ‘maar hoe dan ook krijg ik bij het bergbeklimmen mijn beste ideeën.’

Ogawa had een bijzondere man in huis, ene Shuji Nakamura, die in november 1993 de wereld had laten weten dat hij het helderblauwe ledlicht had ontwikkeld.

Eindelijk kon Johnstone de twee samen interviewen. ‘We hebben hier feitelijk geen idee van wat Shuji in ons laboratorium uitspookt’, zei Ogawa. ‘Hier in Anan kennen we alleen iets van rijstvelden en van ploegen.’ Nakamura giechelde alleen maar. ‘Sterker nog, als ik in het laboratorium ga kijken wat hij daar precies uitvoert, dan word ik er niet wijzer van…

en hij vertelt me ook nauwelijks wat.’

De oude man en zijn jonge wereldster, nog geen veertig jaar oud, schaterden het uit. ‘Onderzoekers moet je laten doen wat ze graag doen’, zei Ogawa. ‘Anders kunnen ze niet onderzoeken, en als ze iets nodig hebben, moet je dat voor hen kopen.

Het was natuurlijk een groot risico, maar onderzoek is nu eenmaal een synoniem van risico.’

Boekenwijsheid leidde tot niets, je moest leren zelf te denken, vond Ogawa, en Nakamura kon zelf denken, dat wist hij zeker.

Een resem elektronicaconcerns en universiteiten hadden met hun knapste koppen decennialang op dat felblauwe ledlicht jacht gemaakt en hier zaten twee rare kerels van een Japans minibedrijfje van 200 man een beetje te gekscheren, zo dacht Johnstone.

Hoe was dit mogelijk?

Wat deed een elektrotechnisch ingenieur overigens in een chemisch bedrijf? Ogawa wist het zelf ook niet.

Toen Nakamura in 1979 had gesolliciteerd, had hij hem gezegd dat hij geen baan voor hem had, dat het met Nichia niet goed ging, dat de firma elk ogenblik op de fles kon gaan en dat hij nog eens goed moest nadenken.

Alleen maar om Nakamura’s universitaire mentor, een goede vriend van hem, een plezier te doen, had hij de jonge ingenieur ten slotte toch in dienst genomen en in zijn lab, dat twee man telde, ondergebracht. Nichia maakte fosfor voor beeldbuizen en tl-lampen en daarmee was de kous af.

Veel viel er niet te onderzoeken. De meeste werknemers waren boerenzonen die vlakbij woonden, onder de middag snel thuis iets gingen eten en vanzelfsprekend vrij kregen als de rijst moest geplant, gewied of geoogst worden.

Nichia was wel gebaat met een uitbreiding van zijn producten, dacht de verkoopafdeling, bijvoorbeeld met ledlicht, licht van een lichtgevende diode, een halfgeleider. Daarmee was in die dagen de conventionele felrode diode bedoeld, die in 1962 door de Amerikaan Nick Holonyak was ontwikkeld.

In de loop van de volgende dertig jaar waren daar nog de kleuren

Ledlichtjes amber, geel en geelgroen bijgekomen.

Amerikaanse en Japanse onderzoekers hadden wel baanbrekend werk verricht, maar de heilige graal waarnaar de laboratoria van universiteiten en privébedrijven wereldwijd speurden, was en bleef helderblauw, want daarmee kon uiteindelijk ook wit licht worden verwekt.

Op verzoek van de verkopers werkte Nakamura drie keer drie jaar lang aan de productie van halfgeleidertoepassingen waarnaar grote vraag was. Drie keer kwam hij ongeveer tegelijk met concurrenten zoals Sony en Panasonic aan de eindstreep.

Te laat voor het kleine Nichia om een marktpositie te veroveren. Nakamura werkte hard, zeven dagen per week, twaalf uur per dag, met een klein budget; zijn salaris was laag en omdat hij geen commercieel succes boekte, bleef zijn status binnen het bedrijf ook na acht jaar wroeten ronduit slecht.

Dat zat hem dwars. Nooit had hij zijn zin kunnen doen. Hij had geen enkel wetenschappelijk artikel kunnen publiceren, omdat het bedrijf dat verbood.

Hij had geen enkel octrooi kunnen aanvragen, omdat Nichia daar beducht voor was: kennis mocht je niet op straat gooien. Wat bleef er voor hem over? Niets. Alleen de jacht op het helderblauwe ledlicht. ‘Uit wanhoop’, zou Nakamura later getuigen.

Een led (van light emitting diode, lichtgevende diode) is een elektronische component, een diode die licht uitzendt als er een stroom in de doorlaatrichting doorheen wordt gestuurd. De Sovjet-Russische radiotechnicus Oleg Vladimirovitsj Losev ontdekte het fenomeen al halverwege de jaren twintig.

Zijn beschrijving uit 1927 bleef onopgemerkt. De doorbraak volgde pas in 1962 met rood ledlicht (bijvoorbeeld in het bovenremlicht van auto’s). De kleur is afhankelijk van de aard van het soort halfgeleidermateriaal dat wordt gebruikt.

Dertig jaar lang kon de felblauwe kleur niet worden opgewekt en zonder blauw bleef ook wit buiten bereik.

Ledlampen zijn kleiner, robuuster en duurzamer dan bestaande lampen en ze zijn vooral ook onderhoudsarm. Ze geven nauwelijks warmte af. Vandaar dat ze alomtegenwoordig zijn in de elektronica, in beeldschermen en in de glasvezeltechniek.

Afstandsbedieningen voor elektronische apparatuur zenden hun commando’s uit met behulp van infraroodled’s.
In 1988 trok Nakamura zijn stoute schoenen aan en stapte rechtstreeks naar Nobuo Ogawa, de toen 76-jarige stichter en patriarch, om hem zijn droom uiteen te zetten.

Nakamura vroeg omgerekend drie miljoen euro, twee procent van de jaaromzet van het bedrijf, om een nieuwe oven te kopen waarmee je met metaaldampen precies gedefinieerde kristallen op een oppervlakte kon branden.

En een bedrag om aan de universiteit van Florida te bestuderen hoe je zo’n hightech oven moest bedienen. De ondernemende Ogawa kon aan de bekoring van het vermetele plan niet weerstaan en keurde het goed. Die goedkeuring was al even bijzonder als het plan.

Drie maanden later, in maart 1988, stapte Nakamura op het vliegtuig naar de States. Waar kwam hij vandaan?

Manga’s en volleybal

Shuji Nakamura (links) en zijn grote steun Nobuo Ogawa, stichter van Nichia, in 1995 zeekant van het schiereiland Sadamisaki, prefectuur Ehime. Het gebied lijkt zozeer op Pearl Harbor dat Japanse militairen zich hier voorbereidden op hun roemruchte aanval op de Verenigde Staten.

Het is een afgelegen plek op het desolate, bergachtige Shikoku-eiland. Het klimaat is er zacht. Ehime is in heel Japan bekend om zijn mandarijntjes, in vele soorten en smaken. Niettemin is Ehime arm. Qua inkomen staat het veertigste op de lijst van 47 prefecturen.

Het schiereiland is lang en smal. Tot in de jaren zestig waren de wegen er niet breed genoeg om autoof busverkeer toe te laten. Alle verbindingen verliepen per ferry. Shuji’s vader werkte als onderhoudsman op een elektriciteitscentrale en het gezin woonde in een gebouw van het bedrijf.

Van zijn vader leerde hij houten speelgoed te snijden, katapulten bijvoorbeeld of propellers van bamboe. En hij was helemaal weg van de mangastrip Astro Boy, een sciencefictionverhaal waarin een wetenschapper de robotjongen Astro Boy inzet tegen misdaad en onrechtvaardigheid.
De passie van zijn jeugd was volleybal. Hoewel zijn leraren in het middelbaar onderwijs hem de raad gaven met volleybal te stoppen, om zijn studie niet te schaden, deed hij door.

Misschien ligt daar de verklaring voor zijn slechte universitaire toegangsexamen, waardoor hij voor een elite-universiteit niet in aanmerking kwam.

Zo strandde hij op de plaatselijke universiteit van Tukushima, een eenvoudige technische hogeschool die tot universiteit was opgetild. Fysica en wiskunde trokken hem aan, maar hij studeerde voor elektrotechnisch ingenieur omdat die richting – volgens zijn leraren – meer kans gaf op een baan.

Snel bleek dat weinig vakken zijn interesse wekten, maar omdat zijn ouders met moeite zijn studie konden betalen en zijn moeder speciaal voor hem halftime ging werken, haakte hij niet af.

In het derde jaar dook plots een vak op dat hem buitengewoon boeide: halfgeleiders, stoffen die elektriciteit slecht of alleen in bepaalde omstandigheden geleiden. Hij raakte bevriend met de betrokken professor Osama Tada, en koos halfgeleiders als thema voor zijn masterscriptie.

De kleine universiteit had geen geld om gesofisticeerde uitrusting aan te kopen, zodat de studenten zich moesten behelpen met spullen die in ‘het rommelkot’ – een opslagplaats van oude elektrische toestellen – te vinden waren.

De ingenieurs in spe moesten vindingrijk zijn en zelf de handen uit de mouwen steken.

Ongewoon was ook dat Nakamura nog tijdens zijn studie trouwde en een kind kreeg. Het huwelijk was zelfs een bericht waard in de plaatselijke krant.

Grote elektronicabedrijven in Japan nemen traditioneel alleen afgestudeerden in dienst die vrijgezel zijn en in kleine flats op het bedrijfsterrein kunnen wonen; de aanwezigheid van vrouw en kind is uitgesloten.

In zijn autobiografie schreef Nakamura later ook wel dat hij niet wilde dat zijn kinderen in miljoenensteden als Tokio of Osaka opgroeiden. Vandaar dat hij in 1978 op zoek naar werk bij zijn mentor aanklopte.

En professor Osama Tada dacht meteen aan zijn oude vriend Ogama die in de stad Anan een fosforbedrijfje leidde.

Biograaf Johnstone: ‘De stereotiepe Japanse salaryman is verlegen en spreekt onduidelijk, hij is niet gewoon rechtuit te zijn. Hij is van nature wantrouwig en gereserveerd.

Hij is formeel in zijn doen en zeker met buitenlanders niet op zijn gemak; alleen te midden van zijn gelijken in het bedrijf kan hij echt ontspannen zijn.

Hij is zich uiterst bewust van de pikorde in het bedrijf en hij kent maar al te goed “zijn plaats”. (…) En als hij al zin voor humor heeft, dan zal de gemiddelde Japanse salaryman dat zeker in het openbaar niet tonen.’

Shuji Nakamura beantwoordde in geen enkel opzicht aan dit beeld.

De Amerikaanse Science-journalist Dennis Normile na een gesprek met Nakamura: ‘Nooit in mijn leven heb ik tijdens een interview zo vreselijk en aanhoudend moeten lachen.’ Nakamura was anders, hij was nakama hazure, niet behorend tot de groep, een outsider.

Dat zou de komende jaren overduidelijk aan het licht komen

‘Uit wanhoop’ de andere kant op

Shuji Nakamura had als onderzoeker een ongewoon traject afgelegd en nu, tien jaar nadat hij in Anan was gearriveerd, mocht hij naar Florida vertrekken. Hij was 34 en was nog nooit in het buitenland geweest. Hij kon wel Engels lezen, maar of hij zich verstaanbaar kon maken?

Dat was lang niet zeker. In Florida bleek niet alleen dat hij, zoals verwacht, veel ouder was dan de andere studenten, maar iedereen had ook gedoctoreerd. Omdat hij niets had gepubliceerd was de mysterieuze Japanner niet meer dan een technicus, geen fysicus of chemicus.

Ondanks zijn tien jaar ervaring met halfgeleiders namen zijn medestudenten hem nauwelijks serieus. Ze zagen hem als een laborant, een technisch hulpje. ’Uit wanhoop’ alweer sloeg hij een andere richting in dan de grote bende.

In de stille hoop met die zoektocht ook een doctoraal te kunnen behalen.

Officieel was hij in Florida om conventionele rode en infrarode led’s te leren bakken, maar zijn echte bedoelingen hield hij geheim.

De universiteit telde twee hightech ovens, maar al snel bleek dat die altijd volgeboekt waren en dat zijn professor, Ramu Ramaswamy, er niet in slaagde voor zijn studenten voldoende tijd te reserveren. De man had wel alle onderdelen liggen om een nieuwe oven te bouwen.

Nakamura besefte dat hij, als hij in Florida ervaring wilde opdoen, hij die nieuwe reactor moest helpen monteren. Acht van zijn kostbare maanden had hij nodig om het complexe, geavanceerde monster, zo groot als een vrachtcontainer met kilometers aan buizen en verbindingen, te construeren.

Hij was a bulldog worker, verklaarde Ramaswamy achteraf: ‘Op een dag verliet ik de universiteit om tien uur ’s avonds. Thuisgekomen ontdekte ik dat ik iets vergeten was. En toen bleek dat hij om twee uur ’s nachts nog aan het werk was.

Toen ik ’s anderendaags rond vijf of zes uur in de ochtend arriveerde, was hij er nog altijd. “Moet je niet gaan slapen”, vroeg ik hem? En hij zei: “Ik zat midden in iets en wilde dat eerst nog afronden.”’

Terug in Anan

Tegen de tijd dat Nakamura in maart 1989 uit Florida terugkeerde, had Nobuo Ogawa (inmiddels 77) de leiding van zijn bedrijf overgedragen aan zijn schoonzoon Eiji Ogawa. (Schoonzoons in Japan nemen vaak de achternaam aan van de familie van hun vrouw.) De oude Ogawa, zeggen alle commentatoren, was een rasondernemer en een vlotte, spraakzame man, je wist meteen wat je aan hem had.

De jonge Ogawa was meer een klassieke, Japanse manager, die op veilig speelde, geen risico’s nam. Eiji Ogawa kon ook moeilijk communiceren. Nakamura: ‘Op een dag kwam Eiji, de president, in mijn lab en ontdekte dat ik ondanks zijn verbod aan de blauwe led werkte.

Hij sloeg bleek uit, verdween en stuurde me schriftelijk een nadrukkelijke vermaning. Ik heb het papier weggegooid en heb maandenlang op eigen risico doorgezet.’

Eiji Ogawa zag onderzoek als ‘weggegooid geld’. Ook nadat Nakamura de helderblauwe led had ontwikkeld en aan Nichia een product had cadeau gedaan waarmee het snel een fortuin verdiende, bleef een nijdige baas zijn prominentste werknemer pesten. Hij gunde hem het succes niet.

Het was iets persoonlijks.

Nakamura kende intussen zeer goed het werk van de Amerikaanse en Japanse led-pioniers en zijn ervaring was zo breed, zowel op fysisch, chemisch als op technisch vlak, dat niemand in de wereld beter op de ontwikkeling van het helderblauwe licht was voorbereid.

Je had in die dagen twee halfgeleidercombinaties die de kleur blauw ‘in zich’ hadden: zinkselinide en galliumnitride. Het geloof in dit laatste materiaal was klein omdat de benodigde kristallen ervan een hoog foutpercentage vertoonden, namelijk tien miljard per vierkante centimeter.

Het leek uitgesloten dat je daarmee fel licht kon verwekken.
Nakamura, die onder druk van de commercie al te vaak platgetreden paden had bewandeld, koos met opzet galliumnitride.

Ook vandaag nog is het onduidelijk hoe dit metaal, ondanks dat foutpercentage in de kristallisatie, zo excellent geschikt is om helderblauw ledlicht te creëren. Nakamura: ‘Niemand weet het. Het is een magisch materiaal.’ Nakamura nam zijn op het eerste gezicht dwaze beslissing helemaal alleen.

Bij Nichia was nu eenmaal geen mens die begreep waar hij mee bezig was. Vanaf 1991 begon hij – zonder medeweten van zijn chefs – wetenschappelijke artikelen te publiceren. In de ochtend vertimmerde hij zijn reactor, in de namiddag testte hij de veranderingen met nieuwe experimenten.

Ook in zijn dromen

Nakamura werkte van 7 tot 7, zeven dagen in de week. Hij nam nooit vrij, alleen op nieuwjaarsdag. Elke avond reed hij naar huis, at samen met zijn gezin, nam een bad en ging tegen elven naar bed. ‘Door die ontspanning kan ik me beter concentreren’, zei hij.

Hij was het type onderzoeker dat op straat makkelijk tegen een paal op loopt. Nakamura: ‘Als ik aan iets begin, raak ik erdoor geobsedeerd. Ik denk er altijd aan, of ik nu wakker ben of slaap. En ik ben zeer ongeduldig. Als ik een idee heb, moet ik het onmiddellijk uittesten.

En als ik er tien heb, dan test ik ze alle tien uit. Heb ik er twintig, alle twintig.’

Elders heet het in een biografie: ‘Over hoe hij galliumnitride van hoge kwaliteit kon fabriceren, dacht hij na in de ochtend, ’s middags en ’s avonds, elk moment dat hij wakker was, zelfs in zijn dromen.

Op zekere avond was hij zo diep in gedachten verzonken dat hij bij het naar huis rijden door het rode stoplicht reed en bijna een vreselijk ongeval veroorzaakte.’

De bouw van een eigen ledproductie-installatie, de meest gesofisticeerde van dat ogenblik, was de sleutel tot zijn succes.

Andere onderzoekers moesten voor elke aanpassing een beroep doen op experts van andere disciplines, of op ingenieurs van de fabriek waar de machines vandaan kwamen, wat tot groot tijdverlies leidde. Nakamura construeerde een uniek exemplaar.

Die reactor was er mede de oorzaak van dat hij zijn reusachtige voorsprong in de wetenschappelijke wereld jarenlang kon handhaven.

Ook op basis van al zijn praktische vaardigheden – te beginnen met het knutselen dat zijn vader hem leerde, over het werken met de gedumpte elektrische toestellen in het rommelhok van de universiteit, tot het bouwen van een nieuwe reactor in Florida – kon hij in hoog tempo een totaal nieuwe reactor ontwikkelen.

Zeer snel bleek dat hij met het gewraakte galliumnitride een ongeëvenaarde helderheid kon bereiken, ondanks de onzuiverheden. Tegen de richtlijnen van Nichia in publiceerde hij daarover een artikel voor een Japans wetenschappelijk tijdschrift.

Na herhaalde weigering verscheen het in mei 1991 dan toch in het prestigieuze Amerikaanse blad Applied Physics Letters. Nakamura was nu zeker dat hij als ‘led-brander’ de nummer één van de wereld was, het felblauwe ledlicht schemerde aan de horizon.
Negen jaar lang zou hij die poleposition handhaven.

Tegen de zomer van 1991 kon hij een blauwe led vervaardigen, zwakjes schijnend nog, maar hij bleef wel duizend uur branden. Om de helderheid op te drijven maakte hij complexere lagen en bracht hij het chemisch element indium in. Van februari tot juni 1992 werkte hij aan het gebruik van indium.

In september 1992 verhoogde hij het aantal laagjes. Eindelijk had hij licht dat je op klaarlichte dag kon zien. Het was tijd voor de commerciële productie. Op 12 november 1993 was het zover.

Niemand kon het geloven

Op 12 november 1993 maakt Nichia zijn ontdekking van het helderblauwe licht op een persconferentie in Tokio wereldkundig. Niemand kon het geloven, velen dachten dat Nakamura had gesjoemeld.

Hij kwam nu eenmaal van een universiteit die niets voorstelde, en werkte in een fosforbedrijfje dat nog minder betekende.

Een Amerikaanse onderzoeker: ‘Nooit heb ik geweten dat iemand zo’n enorme voorsprong had, en dat de rest van de wereld niet eens in staat was om met hem in concurrentie te gaan. Het is een mooie demonstratie van waar een briljante ingenieur toe in staat is.’

Nakamura: ‘Wat ik heb verwezenlijkt toont aan dat iedereen met wat specifieke kennis op een bepaald vlak, zonder het grote geld, en zonder samenwerking met universiteiten en firma’s, in z’n eentje een groot succes kan boeken als hij een nieuw onderzoeksgebied betreedt, als hij namelijk los kan komen van conventionele ideeën en conventionele kennis.’
Zijn vijanden zouden zeggen dat hij in de rest van zijn Japanse jaren, van 1993 tot 1999, vooral op congressen in het buitenland verbleef. Niettemin publiceerde hij in die periode ook nog 146 wetenschappelijke artikelen, zes boeken en tien losse hoofdstukken in andere boeken.

Nakamura: ‘Alleen de onderzoekers die mijn publicaties goed hadden gevolgd, zagen het aankomen. Meer dan vijftig firma’s belden om te horen of het wel waar was.’ In de jaren die volgden, wist Nakamura het blauwe licht almaar helderder te maken, ook het groene.

Het witte dateert van 1995. In april 1994 verkocht Nichia een miljoen blauwe ledlichtjes per maand, in 1999 waren dat 30 miljoen stuks. Het bedrijf bouwde een nieuwe fabriek van zes verdiepingen om de productie bij te houden.

Op elke internationale conferentie doken meer mensen op om Nakamura aan het werk te zien: elke keer had hij wat nieuws. Hij werkte nu eenmaal met een reactor die uniek was in de wereld. Ook als onderzoekers wisten hoe een nieuwigheid in elkaar zat, bleek het aartsmoeilijk om Nakamura te kopiëren.

Zijn grootste stunt in die jaren was de presentatie van de blauwe laserdiode, de Blu-ray, in 1996 in Berlijn, liefst met behulp van een pointer met… Blu-ray. De ontwikkeling van de blauwe laserdiode leek in die dagen nog belangrijker dan het ledlicht zelf.

Het was voor de vakwereld duidelijk dat je met de kortere golflengte van de blauwe laser veel meer gegevens op een schijfje kon vastleggen: de Blu-ray was geboren.

Blu-ray

De Blu-rayschijf is de opvolger van de dvd. De eenvoudigste dvd had een opslagcapaciteit van 4,7 gigabyte, of 120 minuten beeld en geluid. Door de kortere golflengte van de blauwe laser heeft een Blu-rayschijf een capaciteit van ongeveer 25 gigabyte.

Het is ook mogelijk om verscheidene lagen op elkaar te zetten die 75 gigabyte kunnen opslaan.

Geen wonder dat op een congres in Montpellier in 1999 meer dan duizend onderzoekers naar de Japanse gast kwamen luisteren en vooral kijken. Led-expert Warren Weeks: ‘In de jaren negentig was hij de god van elk congres dat we bezochten.

Iedereen kwam voor wat wij de “Shuji Light Show” noemden, want hij wist met zijn nieuwe producten altijd weer de geleerde menigte te verblinden.

Hij had duidelijk twee tot drie jaar voorsprong op iedereen in de zaal, ook op de beste wetenschappers die inmiddels zelf ook felblauw ledlicht konden verwekken.’

‘De slaaf’ komt in opstand

Ondanks alle doorbraken, successen en onderscheidingen kreeg Nakamura bij Nichia geen promotie of loonsverhoging. Van de honderd patenten die hij intussen op zijn uitvindingen had genomen, bleken er vijftig commercieel bruikbaar.

Nichia verveelvoudigde omzet en winsten, het aantal werknemers nam sprongsgewijze toe, maar Nakamura verdiende niet meer dan een gemiddelde Japanse bediende, een salaryman. Op internationale congressen ontmoette hij buitenlandse onderzoekers die met hun werk fortuin hadden gemaakt.

Sommigen waren in de loop der jaren vrienden geworden. Ze konden niet begrijpen hoe Nakamura met zich liet sollen en noemden hem al plagend ‘de slaaf ’.

De oude Nobuo Ogawa, zijn beschermer, de man die hem in dienst had genomen en zijn onderzoek royaal had gefinancierd, was op 87-jarige leeftijd aan zijn ziekbed gekluisterd en bijna blind. Nakamura was een internationale ster geworden, een doorn in het oog van opvolger Eiji Ogawa.

Om Nakamura opzij te zetten, gebruikte hij een klassieke Japanse bedrijfstruc: hij richtte een nieuw, pseudoprestigieus departement op en maakte Nakamura er chef van. Maar Nakamura had er niets om handen. Japan kent een term voor dit soort banen: mado-giwa-zoku, ‘zij die bij het raam zitten’.

Starend uit het raam, zonder werk, zonder ondergeschikten, zonder enige verantwoordelijkheid. Ze zijn intern op pensioen gesteld.

In de internationale wetenschappelijke wereld raakte dit snel bekend. Tien Amerikaanse en twee Europese universiteiten probeerden in die dagen Nakamura over te halen om te vertrekken.

In overleg met zijn vrouw en drie dochters koos hij ten slotte voor de UCSB, de University of California Santa Barbara, met een campus nabij de Stille Oceaan. Op 27 december 1999 nam hij ontslag.

Omdat hij geen ‘niet-concurrentie-akkoord’ wilde ondertekenen – iets waarvoor de UCSB-advocaten hem hadden gewaarschuwd – schrapte Nichia-president Eiji Ogawa zijn pensioencompensatie.

Toen Nakamura en zijn vrouw, die altijd als kleuterleidster had gewerkt, vergeleken wat ze in die jaren hadden verdiend, kwamen ze elk tot ongeveer hetzelfde bedrag.

Televisieploegen van vijf Japanse zenders waren enkele dagen later op de luchthaven van Osaka om zijn vertrek te filmen. Zo ongewoon was dat vertrek: een Japanse werknemer, zeker niet een topwerknemer, verlaat zijn bedrijf nooit, en al helemaal niet voor een buitenlandse werkgever.

Wie het toch doet is de ontrouwe, verraderlijke samoerai die zijn meester in de steek laat.

Op 10 januari 2000 liet de UCSB met een persbericht weten: ‘De uitvinder van het blauwe, groene en witte ledlicht en de blauwe laser heeft zijn Japanse firma voor een Amerikaanse universiteit verlaten.’ Voor de nuchtere Amerikanen had het Japanse bedrijf zijn kip met de gouden eieren weggejaagd.

150 euro wordt 6 miljoen

In december 2000 spande Nichia tegen zijn vroegere werknemer een proces aan omdat hij aan de Amerikaanse concurrent Cree bedrijfsgeheimen zou hebben verraden. De rebelse Nakamura had echter met zijn werkgever nog een eitje te pellen.

Hij spande in augustus 2001 op zijn beurt een proces aan omdat hij voor zijn uitvinding van het felblauwe ledlicht van Nichia een bonus van omgerekend niet meer dan 150 euro had ontvangen. Hij vroeg een deel van de winst.

De rechter stelde in een eerste uitspraak een kolossaal bedrag van omgerekend 190 miljoen dollar voor.

In Nakamura’s spoor spanden ook onderzoekers van de bedrijven Hitachi (Seiji Yonezawa, uitvinder van de optische disc-lezer), Toshiba (Fujio Masuoka, uitvinder van het Flash-geheugen) en Ajinomoto (Masoyoshi Naruse, uitvinder van aspartaam) tegen hun werkgever een proces aan.

Een schokgolf ging door Japan. De nationale tv-zender NHK gelastte meteen de uitzending van een anderhalf uur durend portret van Nakamura af. Drie jaar lang hield het proces Japan in zijn ban, zodat ook de internationale media het spektakel volgden.

Tienduizenden Japanse onderzoekers bevonden zich in dezelfde situatie als Shuji Nakamura een paar jaar eerder. En Nakamura leverde vanuit de VS op de opiniepagina’s van de nationale kranten ononderbroken scherpe commentaar.

Hij schreef dat Japan een communistisch land was, waarin kleuteronderwijzers en prominente onderzoekers evenveel verdienden. Hij kon het weten.

Hij hekelde het onderwijssysteem – ‘alleen te vergelijken met dat van Noord-Korea’ – dat iedereen verplicht hetzelfde te denken, een systeem dat uit het hoofd leren belangrijker vindt dan zelf denken. En dat al te zeer op elite-universiteiten is gericht.

Ook dat had hij aan den lijve ondervonden.

Nakamura: ‘Ik was een typisch Japanse kantoorklerk. Dat zit in onze genen.

Op school al wordt ons de blinde trouw van de samoerai aan zijn heer en meester ingepompt.’ En: ‘Iedereen wil ons systeem veranderen, zie maar hoe de publieke opinie mij weet te waarderen – alleen de overheidsbureaucratie houdt elke verandering tegen.

China verandert razend snel, Korea verandert, maar Japan zou Japan niet zijn als het veranderde.’ ‘Japan is een goed land voor mensen zonder ambitie’, zo hekelde hij zijn vaderland, ‘Een ingenieur die in Japan rijk wil worden, moet baseballspeler worden of tv-entertainer.’ En: ‘Meer dan ooit geldt in Japan: als een spijker uitsteekt, moet hij weer worden ingeklopt.’

Zo werd Nakamura een mediaster. De modeketen Uniqlo wist hem als model te strikken en bracht hem in modieuze pakken in een tv-spot, tegen een blauwe achtergrond uiteraard.

Zijn Amerikaanse collega Jim Speck vertelt: ‘Toen ik met hem in die jaren een keer door de gangen van een station in Tokio stapte, brachten allerlei mensen ons tot staan: eerst was er een groep volwassen vrouwen en vervolgens een groep oudere salarymen, die hem veel succes toewensten. “Alleen oudere mensen herkennen mij”, zei Nakamura toen nog.

Totdat even later twee jonge meisjes hem aanklampten en hem om een foto vroegen.’

Nichia hield vol dat je de uitvinder niet voor het volle pond kan betalen voor een risico dat het bedrijf neemt en niet hijzelf. Het liet Nakamura bespioneren en het publiceerde een geschiedenis van het ledlicht waarin het de rol van Nakamura minimaliseerde.

Het gooide werkelijk alle krachten in de strijd. Ten slotte kwamen beide partijen begin 2005 tot een vergelijk van 6 miljoen euro. Een bedrag dat voor Nakamura voor een groot stuk verdween naar de fiscus en advocaten.

Millenniumprijs

Twee jaar lang bouwde professor Nakamura met zijn studenten in Californië aan alweer een nieuwe hightech oven. De Amerikanen staan versteld dat Nakamura helemaal geen hobby heeft. Ontspanning zero, heet het.

En als hij een student heeft gevraagd een experiment uit te voeren, dan stelt hij het niet op prijs dat de betrokkene nog even wil gaan surfen. ‘Je moet niet verwonderd zijn als Shuji je op zondag om 6 uur in de namiddag belt met een idee om uit te testen’, zeggen ze.

Hij geldt niet als een groot theoreticus; al doende onderzoeken, ligt hem meer. Hij droomt ervan samen met een aantal van zijn studenten op basis van de resultaten van hun gezamenlijk onderzoek een bedrijfje op te zetten. Dat is zijn American dream.

Nakamura: ‘Met de overgang van de vacuümbuis naar de transistor heeft de elektronica de halfgeleiderrevolutie al vijftig jaar achter zich. In de belichting moet ze nog goed en wel beginnen.’

In 2006 kreeg Nakamura de prestigieuze Millennium Technology-prijs van één miljoen euro. Op een YouTube-filmpje is mooi te zien hoe dit en petit comité aan de Japanse onderzoeker bekend wordt gemaakt; hoe hij totaal uit de lucht valt en nauwelijks uit zijn woorden raakt.

De twee belangrijkste voordelen van ledlicht, vertelt hij bij die gelegenheid, zijn de algemene energiebesparing en het verschaffen van bijna gratis licht aan mensen in de derde wereld. Overdag kun je via zonnecellen het licht opvangen om het ’s avonds met ledlichtjes weer op te wekken.

Op de prijsuitreiking in Helsinki, zo blijkt uit een ander filmpje, wijst hij met beide handen hoe iedereen dezelfde richting uitging, en hij gewoon een andere richting insloeg. Zo eenvoudig was het.

In Californië heet dat: ’Don’t follow the pack!’ Zeker voor een Japanner een ongewone uitspraak. Een variant op zijn woorden: ‘Ik kon de race makkelijk winnen, ik was bijna alleen in koers.’

Wat is ledlicht en hoe maak je het?

Een led is, zoals een computerchip, gemaakt van halfgeleidermateriaal. Silicium is daarvan het bekendste voorbeeld. In de led worden twee verschillende soorten halfgeleiders met elkaar in aanraking gebracht. Een ervan is een n-type halfgeleider, die een overschot aan elektronen heeft.

De ander, een p-type halfgeleider, heeft juist een tekort aan elektronen. De plaatsen waar in de p-type-halfgeleiderelektronen ontbreken, heten gaten.

Wanneer door de led een elektrische stroom wordt gestuurd, worden elektronen van de ene kant over de barrière gejaagd, en wanneer ze in de gaten aan de overkant ‘vallen’, zenden ze licht uit.
Om een chip ter grootte van één korrel zand te vervaardigen, heb je een oven nodig ter grootte van een vrachtcontainer.

Kostprijs een miljoen dollar. Daarin zitten kilometers buizen van roestvrij staal. Met temperaturen tot 1200 graden worden laagjes van enkele atomen – pure nanotechnologie – op het basismateriaal aangebracht.

Soms wel tien laagjes om de sterkte van het licht te verhogen, als bij een ‘club sandwich’. Het bedienen van zo’n oven is een hoge kunst. Expert Herb Maruska: ‘Veel mensen kunnen vioolspelen, maar weinigen zijn daarin virtuoos. Zo is dat ook bij het bakken van led’s.’
De chip zelf is met het blote oog bijna niet te zien. Als ze schijnt is ze heel helder, als ze niet oplicht, is ze onzichtbaar. De meeste ledchips zijn kleiner dan een millimeter in het vierkant en hebben ongeveer de grootte van een korreltje zand.

De wet van Roland Haitz

Net zoals de computertechnologie met de wet van Moore, heeft de led-technologie een wet die de gang van zaken in de toekomst voorspelt. Gordon Moore voorspelde in 1965 dat het aantal transistors op een computerchip om de twaalf maanden zou verdubbelen.

In 1970 stelde hij dit bij tot ‘om de twee jaar’. Die wet geldt tot de dag van vandaag.
De wet van Roland Haitz (Haitz’s Law) zegt dat de sterkte van het ledlicht (lumen) om de tien jaar twintig keer vergroot, terwijl tegelijkertijd de prijs tien keer verlaagt. Dr.

Haitz formuleerde zijn wet in 1999, hij was tot zijn pensionering researchdirecteur bij Hewlett-Packard, later Agilent Technologies.