Die blaue Zukunft – Seite 1

Als der neue Nobelpreisträger Shuji Nakamura am Dienstag live von Kalifornien nach Stockholm zugeschaltet wurde, wo die versammelten Journalisten auf ein paar möglichst epochale Sätze von ihm hofften, wünschte man sich, er hätte den Preis nicht für Licht-, sondern lieber für eine bessere Tontechnik erhalten. Denn die Übertragungsqualität war so mau, dass Nakamuras japanisch gefärbtes Englisch kaum zu verstehen war.

Dabei hat Shuji Nakamura von allen aktuellen Physik-Preisträgern sicher am meisten zu erzählen. Unter den drei Japanern, die dieses Jahr für die Erfindung blauer Leuchtdioden ausgezeichnet wurden, ist er der unjapanischste, der Rebell, der mit Traditionen gebrochen und seinem Land den Rücken gekehrt hat. Heute lehrt der 60-Jährige an der University of California in Santa Barbara. Die beiden anderen Preisträger hingegen, der 85-jährige Isamu Akasaki und der 54-jährige Hiroshi Amano, sind ihrer Heimat treu geblieben. Die beiden Professoren der Universität Nagoya haben dort schon ihre Doktorarbeiten geschrieben und führen unauffällige Existenzen.

Nakamura hingegen hat schon einmal weltweites Aufsehen erregt: Im Streit um das Recht an seiner Erfindung hat er seinen Arbeitgeber verklagt. Unerhört für japanische Verhältnisse! Noch unerhörter war, dass er 2004 vor dem Landgericht Tokio eine Entschädigung von fast 500 Millionen Euro zugesprochen bekam (ZEIT Nr. 18/04).

Denn Shuji Nakamura war in den neunziger Jahren nahezu im Alleingang gelungen, woran die Forschungsabteilungen multinationaler Unternehmen jahrelang gescheitert waren: die Entwicklung von Halbleitern, die blaues Licht aussenden. Rote und grüne Leuchtdioden (LEDs) waren damals schon länger bekannt, aber um endlich weißes LED-Licht zu erzeugen, fehlte noch eine blaue Komponente – so wie auch ein Fernseher die Farbe Weiß aus Rot, Grün und Blau mischt. Nakamura suchte damals als Ingenieur des kleinen japanischen Chemieunternehmens Nichia nach dem blauen Licht – obwohl ihm seine Vorgesetzten das verboten hatten. "Eines Tages kam Eiji Ogawa, Nichias Präsident, in mein Labor und entdeckte, dass ich trotzdem daran arbeitete", erzählte Nakamura später. "Er wurde bleich und schickte mir eine Abmahnung. Ich habe sie weggeworfen und monatelang auf eigenes Risiko weitergemacht."

Die Suche nach neuen LEDs muss man sich ähnlich vorstellen wie die Arbeit eines Spitzenkochs: Es geht darum, neuartige Zutaten in kreativer Weise zu kombinieren, passende Gewürze zu finden und die richtige Zubereitungstemperatur zu ermitteln. Als "Zutaten" fungieren Elemente wie Indium, Gallium, Silizium, Zink, Selen. Richtig kombiniert, leiten die Verbindungen den Strom nicht so gut wie Metalle, aber besser als Isolatoren. Mit entsprechenden Atomen "gewürzt", lassen sich ihre Eigenschaften gezielt verändern – auch so, dass sie Licht aussenden.

In den achtziger Jahren war zwar theoretisch bekannt, welche Zutaten man für blau leuchtende Dioden brauchte, nämlich Gallium- und Stickstoffatome, verbunden zu einem Galliumnitrid-Kristall. Allerdings kamen solche Kristalle in der Natur nirgendwo vor. Erst 1986 gelang es Akasaki und seinem Doktoranden Amano, Galliumnitrid auf einen Saphirkristall aufzudampfen. "Das war wie ein Backrezept, nur auf höherem Niveau als Kuchen", sagt Michael Jetter von der Universität Stuttgart.

1992 sendete dann erstmals eine Diode im Labor von Akasaki und Amano blaues Licht aus. Parallel kam Nakamura, der mit der Ofentemperatur spielte, zum gleichen Ziel – eine Entwicklung, die, so lobt das Nobelkomitee, eine "fundamentale Transformation der Beleuchtungstechnologie" ausgelöst habe.

Nakamuras Firma Nichia setzte mit den begehrten blauen Dioden bald Milliarden um. Der Erfinder selbst wurde, wie in Japan üblich, mit warmen Worten und einer Prämie von rund 150 Euro abgespeist. Als der Bremer Halbleiterphysiker Detlef Hommel ihn besuchte, wunderte er sich, dass der geniale Kollege in einem schäbigen grauen Kittel herumlief und als einfacher Ingenieur missachtet wurde.

Klimaforscher setzen große Hoffnungen in das sparsame Licht

Die Gespräche mit Hommel, der Nakamura später als Gastprofessor an die Uni Bremen holte, öffneten dem Japaner ebenso die Augen wie die Scherze von US-Kollegen, die ihn angesichts seines Gehalts und seiner Arbeitsbedingungen freundlich als "Sklaven" titulierten. Das geschmähte Genie begehrte auf und forderte von Nichia seinen Anteil.

Das Urteil des Landgerichts Tokio war eine Zäsur. In seiner Urteilsbegründung sprach das Gericht von dem "seltenen Fall, in dem ein einzelner Forscher mit seinen persönlichen Fähigkeiten und kreativen Ideen Forschungseinrichtungen rund um den Globus ausgestochen hat, obwohl er unter ärmlichen Bedingungen forschen musste".

Zwar einigten sich Nichia und Nakamura später auf eine Zahlung von 840 Millionen Yen (circa 6 Millionen Euro). Nichtsdestotrotz wurde der Forscher, der die lebenslange Verbundenheit mit seinem Arbeitgeber aufgekündigt hatte, für seinen Bruch mit der japanischen Tradition reich belohnt. Verglichen mit diesem Triumph, dürfte Nakamura nun der mit 880.000 Euro dotierte Nobelpreis, den er sich zu gleichen Teilen mit Akasaki und Amano teilt, nur wie ein netter Bonus vorkommen.

Während Akasaki längst emeritiert ist, forschen Amano und Nakamura eifrig weiter. Denn die LEDs gelten als die Lichtquelle des 21. Jahrhunderts. Sie wandeln Elektrizität fünf- bis zehnmal so effizient in Licht um wie Glühbirnen und dürften die Beleuchtungstechnik so radikal verändern wie vor gut 100 Jahren die Umstellung von Kerzen und Gas auf elektrisches Licht. Schätzungen gehen davon aus, dass schon 2020 in Deutschland 90 Prozent des Lichts aus LEDs kommen werden. Auch Klimaforscher setzen große Hoffnungen in das sparsame Licht. Denn in Entwicklungsländern werden Lampen häufig noch immer mit fossilen Energieträgern wie Kerosin, Diesel oder Paraffin betrieben. Solarbetriebene LED-Lampen für dörfliche Regionen sollen das ändern – und so die Welt heller und sauberer machen.

Mitarbeit: Dirk Asendorpf