客观日本

诺奖有力候选人细野秀雄专访:对社会有用方为材料

2019年12月03日 化学材料

东京工业大学的细野秀雄荣誉教授(元素战略研究中心主任)取得了一项又一项重要的发明,比如发现了铁基高温超导物质、开发出了用于液晶显示器和有机EL电视的“IGZO”等透明氧化物半导体,利用电子化合物(Electride)开发出了在低温低压下合成氨的方法甚至被认为是发现了百年一遇的制法等。

诺奖有力候选人细野秀雄专访:对社会有用方为材料

拿下诺贝尔奖变得越来越具有现实感

水泥中的高导电金属态也是细野教授发现的,其发表的关于“超导物质”的论文2008年被科学期刊《科学》评选为“年度十大科学突破”,论文被引数量也曾创下世界第一的记录。2013年获得了汤森路透引文桂冠奖,该奖被视为诺贝尔物理学奖的有力候补。

一般来说,如果正处于知识产权等引起的纠纷之中,那么无论多么伟大的发明都不会获得诺贝尔奖。

细野教授等人联合发明的“IGZO-TFT”专利群为在科学技术振兴机构(JST)的创造科学技术推进事业(ERATO)的资助下取得的成果。

IGZO-TFT与以前使用的非晶硅相比,电子的移动率提高一位数,而且是透明的,因此采用IGZO-TFT的液晶显示器能够减小薄膜晶体管(TFT)的尺寸,并提高单位像素的透射量。在相同透射率下实现了约2倍的清晰度。而且,最大的优势是降低了功耗。另外,最近几年快速普及的有机EL电视正是因为有非晶IGZO半导体的TFT才获得实现的。

日本半导体能源研究所(神奈川县厚木市)在2014年前后开始以JST等为对象,在日本、韩国、台湾及欧洲针对IGZO专利群中的部分专利提出无效请求并申请复议等,围绕专利的有效性展开了竞争。

不过,所有国家和地区均做出了承认专利有效性的裁定,2019年4月13日,这场持续了6年的专利纠纷终于全部画上了句号,与JST签订授权协议的企业可以像以前一样使用与IGZO专利群有关的发明。

随着所有裁决全部结束,细野教授拿下诺贝尔奖也开始有了现实的味道。

无数成就带来的确定性

关于细野与JST的关系,1999年,当时以细野教授为中心的研究团队通过ERATO及战略性创造研究推进事业发展研究(SORST)开发出了IGZO-TFT。2004年将当时的显示器采用的非晶硅TFT的电流效率成功提高10~30倍。2003年成功实现水泥(12CaO·7Al2O3)的导体化。2008年发现在26K温度下具有超导特性的铁基化合物,凭借这些成就,细野教授2009年获得了藤原奖,2010年获得朝日奖,2013年获得汤森路透引文桂冠奖,2015年获得恩赐奖和日本学士院奖,2016年获得日本国际奖等,2017年被选为英国皇家学会外国会员。

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IGZO,Let's go!不做认输或后退的先例

细野:如今的日本企业已逐渐不再自己制造产品,因此知识产权环境正在发生巨变。光取得专利是不行的。虽然很难,但必须进一步深入。不亲身经历的话,就不会理解专利的宝贵。实践告诉我,发明人必须亲自参与专利纠纷的解决。学术领域需要高度的独创性,但如果在知识产权纠纷中输掉,对学术界来说会变成不好的先例。我经历的这场专利纠纷花了6年时间才结束。在此期间,由于耗费了很多时间在这上面,研究成果有所减少,但对我来说这是一次宝贵的经历。现在会与当时参与解决专利纠纷的“战友”们定期举行名为“IGZO会”的聚会。

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专利纠纷已经全部结束,周围对细野教授获诺贝尔奖的期待之声高涨,对这种声音是否感到了压力?

细野:被期待拿下诺贝尔奖的确是一种荣耀,但我并不是为了获得诺贝尔奖才做研究的,因此并不会太在意。另外,每次看到有机EL电视我都会感到很高兴。

材料得到充分利用才有价值。总把它当作下一代材料是可耻的。

细野:大学的研究主要是学术性的,专利不是主要目的。不过,材料得到利用才有价值。在无数的物质中,直接对社会有用的才是材料。我是材料研究人员,因此必须研究出有用的材料,否则就没有意义。作为一名研究人员,我不想被认为没有志气,所以必须努力。需要有这种精神。

年轻时,我也经常写“下一代材料”。其本身是学术研究的根本职责,但随着年龄的增长,我也获得了大规模的研究经费,因此开始觉得,如果一直这样谈论“下一代”材料,作为材料研究人员来说是可耻的。对研究人员而言,论文虽然重要,但重要的不仅是论文,还必须开发出能得到全世界使用的产品,我给自己施加了这样的压力。因此,还与相关人员一起拜访了日本的显示器企业,但当时完全没得到理解。最热情、最先主动与我们联系的反倒是韩国企业三星电子。

细野教授通过2013年JST战略性创造研究推进事业ACCEL所取得的研发成果为基础,在味之素公司和Universal Materials Incubator公司(简称“UMI”)等的协助下,成立了开发现场型氨合成系统实用化技术的新公司(Tsubame BHB公司)。那么为什么100多年来都没有出现过取代哈柏法(HB法)的新方法?

细野:HB法是非常出色的生产方法。仅利用空气中的氮和可通过天然气等获得的氢就能合成氨,目前仍在全球广泛使用。不过,这种方法的反应条件需要高温高压。生产都集中在大型工厂,而且必须进行大量生产。设备投资额很高,从生产基地向外运输需要使用专用运输容器和储存设备,物流成本也很高。例如,法国禁止运输氨的油罐车上路。因此需要使用铁路支线向工厂内运输。

我们并不是要驱逐HB法,而是提出了通过小规模制法在使用氨的场所制造氨(现场合成)的方案。对于依赖外部高成本氨的味之素来说,小规模的现场合成法有很多优点。

我没有参与经营,Tsubame BHB作为由东京工业大学成立的初创企业,是第一家将研究场所设置在校园里的企业。设在大学里的话,可以使用校内的基础设施,非常方便。已从10月开始在味之素研究所内的中试车间进行验证实验。

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研究环境恶化,年轻研究人员该怎么办?应该在基础研究、应用研究和开发研究中选择哪个方向?

细野:看到现在的年轻研究人员,我有时会想他们是为了什么而在做研究的呢?他们做研究的目的是什么?在影响因子高的期刊上发表论文,得到“CREST(战略性创造研究推进事业)研究”和“先驱研究”的采纳,这就是他们的目标。但在材料研究中很可能到这里就结束了。还应该考虑在此之后的事情。那就是对社会有用。具体来说有以下两点。首先是,易于理解、能实现产品化。也就是产学合作。

第二点是,即使公司不盈利,也要对社会有用。我一定会把二者区分开。虽然公司赚钱了,但如果发生公害,带来了水俣病那样的严重灾难,就没有对社会起到帮助作用,那样的事情是不做的。研究人员必须为解决社会困难做贡献。在高速增长的时代,两者分离的现象比比皆是。比如现在出现的塑料垃圾问题等,就是是因为两者分离的结果。

论文引用很容易终结于学术界内。要想将研究成果还原于社会,必须进一步前进。需要做易于理解的贡献。大学最重要的使命是培养优秀学生。不过,通过研究改变社会也是大学的重要使命。材料学与生活息息相关,因此很容易理解。材料是指被使用的物质,因此得到使用才有价值。做出能得到使用的研究成果才算合格的材料学者。只要有一项实际得到使用的事例就可以了。

不必非得是本垒打。踏踏实实的安打就可以。希望年轻的学生不要惧怕失败,能勇敢去挑战。只要认真做了就不会100%失败,就会冒出下一个想法,这是这个领域的优点。年轻人的想法会改变国家。

最好不要做不喜欢的事(研究)。不能光凭流行去选择研究对象。我首先会研究没有人做的主题,如果大家都涌过来,我就转战其他题目。我不太喜欢在很多人的喧嚷中做事。感觉到违和感就不做了。

自己适合什么样的研究应该是因人而异的,有的人不害怕孤独,即使没有受到关注也能按自己的想法努力,有的人则适合选择有很多人研究的课题。不过,“违和感”很重要。另外,必须与同一代进行比较,而不是上一代。

此外,不仅是日本,还需要放眼世界。关于这一点,大学教授不给研究生院的博士生发工资的国家只有日本,中国自不必说,韩国也给博士生发工资。这个问题必须要想办法改变。

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细野:过度重视影响因子存在一个弊端,就是难以诞生独创研究,不过目前日本人已经明显不再出现在影响因子高的期刊上了。甚至都不怎么投稿了。现在,影响因子取决于研究人员数量遥遥领先的中国。其结果就是研究题目越来越集中。

1980年代,日本人被认为是不公平的,因为研究是在英国播种,在美国生长,最后由日本收割。因此一直说必须成为能播种的国家。然后日本成了能播种的国家。但能播种的国家并不一定能实现产业化。搞不好会陷入“虽然能获得诺贝尔奖,但产业不行”的情况。

日本虽然宣称要实现科学技术知识产权立国,但是否有朝着这个方向努力呢?似乎只是说说而已。最终可能只是流于形式。德国是科技立国的国家。德国为克服粮食危机,举国致力于人工合成氮肥的目标,最终开发出了HB法。由于通过应用科学解决了课题,因此完全可以称为科技立国。日本大部分的科技都是从国外引进的。可能因为没有自己进行研发,所以倾向于过度区分基础研究与应用研究的界限。

我觉得最好不要将基础研究与应用研究过度区分开。并不是说无用的科技才有意义,而是虽然存在时间差,但最终能派上用场,所以才有意义。量子力学始于工业革命时代的高炉温度测量。HB法也一样。始于社会上存在的问题,并解决了问题。

我们常说的“创新”是由谁来评估和衡量的呢?只能通过结果来判断。那么如何确定结果?基本方法应该是利用AI根据数字指标进行一定程度的判断,然后以此为基础,最终由人来判断。

证明创新的是学术论文和知识产权。学术论文是以论文数量和被引次数为基础的定量指标。而最明确的证明是知识产权。需要准确评估这些结果。我基本赞成由AI进行搜索,最终由人做出判断。大部分调查机构都会调查与学术论文有关的数字,但没有调查专利。从创新的角度来看,这样无法做出准确的评估。而且,大部分大学都没有权限访问搜索全球专利的数据库。获得访问权限的费用约为1,000万日元。拥有访问权限的大学在日本国内应该只有很少的一部分。这样是无法写出厉害的专利申请书的。JST等如果能代办就好了。光凭大学的力量很难办到。

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细野荣誉教授多次提到,材料必须对社会有用才有意义、必须能解决社会课题。作为一名研究人员,他始终心系社会。

专利纠纷会耗费大量时间,降低研究的效率。尽管如此,细野教授的成果非但没有减少,反而接连不断地取得了成功。

日文原文

文 山口泰博 《产学研合作月刊》 总编
原载自《产学研合作月刊》2019年11月号
翻译编辑:JST客观日本编辑部

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