"مزيد من الضوء، حرارة أقل": يوم في حياة الأكاديمي جيانغ فنغيي من الأكاديمية الصينية للعلوم

في الساعة 8 صباحًا، ذهبنا إلى مكتب المركز الوطني لبحوث وهندسة تكنولوجيا LED القائمة على السيليكون لإجراء مقابلة مع جيانغ فنغيي، لكنه لم يكن هناك. أخبرنا طلابه: "لقد أخطأتم المكان؛ نادرًا ما يبقى الأستاذ جيانغ في مكتبه."

يقع مركز الأبحاث هذا في منطقة نانتشانغ للتكنولوجيا الفائقة. يضم المبنى المكون من ثلاثة طوابق ستة مختبرات، بما في ذلك مختبرات تصنيع المعدات، ونمو المواد، وتصنيع الرقائق. "حيثما توجد مشكلة لا يمكن حلها، سيظهر الأستاذ. لا يمكنكم التواصل معه إلا عبر هاتفه المحمول."

تم توصيل المكالمة، وجاء صوت بلهجة جيانغشي باللغة الصينية المندرينية: «أنا هنا في غرفة معدات الترسيب الكيميائي للبخار العضوي المعدني (MOCVD) في الطابق الأول؛ لقد كان يومًا مزدحمًا!»

▲ جيانغ فنغي يعمل في مختبره بمنطقة نانتشانغ للتنمية الصناعية عالية التقنية (التقطت الصورة في 5 أغسطس 2022). تصوير تشو مي، وكالة أنباء شينخوا

ادخل إلى المختبر، حيث توجد سبع أنظمة MOCVD مرتبة بشكل منظم. إنها معدات رئيسية لتصنيع رقائق إضاءة الحالة الصلبة (SSL). أمام أكبر نظام، شخص متوسط القامة يرتدي بدلة نظيفة بيضاء يقدم التوجيه للجميع.

كان ضوء مؤشر الجهاز يومض، وكانت البيانات على شاشة وحدة التحكم تتغير باستمرار. "إجراء التجارب يتطلب المحاولة والخطأ بشكل مستمر." رفع المشرح صوته. كان جيانغ فنغيي.

جيانغ فنغيي، 59 عاماً، هو أكاديمي في الأكاديمية الصينية للعلوم ونائب رئيس جامعة نانتشانغ، لكنه يفضل أن يُنادى بـ"المعلم جيانغ" — فهو يحب هذا اللقب.

نادينا: «المعلم جيانغ». أشار إلينا بالجلوس بجانبه: «انتظروا قليلاً. نحن الآن نواجه مشكلة صعبة في تجربتنا على LED الأصفر».

الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED)، المختصر بـ LED في اللغة الإنجليزية، هو جهاز باعث للضوء شائع الاستخدام. يُعد LED الضوء الأصفر التكنولوجيا الأساسية الرئيسية التي ركز عليها جيانغ فنغيي في السنوات الأخيرة. لا يتطلب فوسفور العناصر الأرضية النادرة ولا يشكل خطر الضوء الأزرق، ويُعتبر بديلاً محتملاً لمصدر الإضاءة الاصطناعي الحالي "LED أزرق + فوسفور العناصر الأرضية النادرة".

على غير المتوقع، استمر الانتظار لساعات عديدة. بعد تجولنا في المختبر، تبعنا الأستاذ جيانغ إلى المكتب في الطابق الثالث.

بعد خلع بدلة مقاومة للغبار، كانت قميص الأستاذ جيانغ الأبيض مبللاً بالعرق. قال: “إن ظروف البحث الآن أفضل بكثير!” وأشار من النافذة: “انتقلنا من حرم جامعة نانتشانغ إلى منطقة التكنولوجيا العالية. تبلغ مساحة مبنى المختبر هذا ما يقرب من 9000 متر مربع. في البداية، كانت مساحة المختبر 60 متراً مربعاً فقط. اقترضنا 600,000 يوان لشراء المعدات وبدأنا في بحث LED الأزرق.”

اسحب الستائر، وشغّل أضواء الغرفة، ودع المحادثة تبدأ مع هذه الغرفة المليئة بـ"الضوء".

“这个天花板吊灯就是我这里研制的，以人眼比较舒适的红、黄光为主。”江老师“开课”了：从煤油灯、白炽灯、荧光灯到蓝光LED，以前一次次照明技术都是由国外定义。

"على سبيل المثال، كانت مصابيح الكيروسين تسمى 'مصابيح الزيت الأجنبي' لأن زيت المصابيح كان مستوردًا في ذلك الوقت. كما حققت تقنية إضاءة LED اختراقات في الخارج، لكن لا يمكننا الاعتماد دائمًا على مصابيح LED الأجنبية!"

في بداية هذا القرن، كانت براءات الاختراع الأساسية لتقنية LED الزرقاء، المستخدمة على نطاق واسع اليوم، لا تزال محتكرة من قبل شركات أجنبية. وقد آلم ذلك جيانغ فنغيي بشكل عميق.

كان مصمماً على شق طريق جديد باختياره نمو المواد على ركائز السيليكون لتصنيع الرقائق. تتضمن هذه العملية خطوات عديدة، حيث تتألف بنية المادة وحدها من أكثر من 70 طبقة، وأكثر من 100 خطوة نمو، وتشمل أكثر من 2000 معلمة.

"كل معلمة هي متغير، وكل تعديل هو عملية تجريبية. يتطلب العثور على الحل الأمثل آلافًا وآلافًا من التكرارات"، قال.

مشى جيانغ فنغيي على هذا الطريق "لمطاردة الضوء" لمدة 19 عامًا. لقد نجح في تطوير مواد وتقنيات رقائق LED الزرقاء على ركيزة السيليكون، مما جعل الصين ثالث دولة في العالم تمتلك حقوق ملكية فكرية مستقلة لتقنية LED الزرقاء.

شغّل مصباح مكتب أسطواني على الطاولة، فتنتشر ضوء أصفر ناعم على سطح المكتب. يصفق المعلم جيانغ عليه بسعادة: "هذا هو LED الأصفر الذهبي، تقنية إضاءة LED أفضل وأكثر صعوبة!"

في عام 2011، بينما كان يركز على مصابيح LED الزرقاء، كان جيانغ فنغيي قد وجه انتباهه بالفعل إلى مصابيح LED الصفراء. ومع ذلك، واجه الباحثون محلياً ودولياً "فجوة الضوء الأصفر" - حيث كانت الفعالية الضوئية للضوء الأصفر أقل بكثير من الضوء الأزرق، وكانت الكفاءة تكاد لا تتجاوز 10%.

أخرج جيانغ فنغيي الدرج وأخذ كومة سميكة من المذكرات، التي سجلت تقدم أبحاثه اليومي. لقد حافظ على هذه العادة لما يقرب من 30 عامًا.

▲في تسعينيات القرن العشرين، تم تحقيق إنجازات كبيرة في البحث حول هياكل الشبيكات الفائقة المتوترة، والتي أنجزت من خلال تعاون ثلاثة أساتذة من جامعة نانتشانغ: بان تشوانكانغ (في الوسط)، وجيانغ فنغيي (على اليمين)، وتشينغ دايتشو. لقد حسّنت تقنيتهم الرائدة للمسح الطبقي بتوجيه حزمة الأيونات دقة القياس بمقدار مرتبة عشرية، مما وصل إلى مستوى رائد دوليًا في ذلك الوقت (صورة أرشيفية). تصوير سونغ تشنبينغ، وكالة أنباء شينخوا.

عند فتح المفكرة العلوية، رسم جيانغ فنغيي عدة خطوط ثقيلة تحت الرقم "9.4%" في إحدى الصفحات: "هذا عائق."

في ذلك الوقت، كان المختبر يمتلك أربع وحدات MOCVD. خصص جيانغ فنغيي ثلاث منها للضوء الأزرق وواحدة للضوء الأصفر. "كان الاستثمار كبيراً والمستقبل مجهولاً، لذا لم أجرؤ على المضي قدماً بسرعة كبيرة."

ومع ذلك، توقفت الفعالية الضوئية للضوء الأصفر الذي تنتجه هذه الآلة عند 9.4٪.

"لقد ترددت في ذلك الوقت، متساءلاً عما إذا كان هذا المسار سيؤدي إلى النجاح؟" قلب جيانغ فنغي صفحات مذكراته إلى الخلف.

عادةً ما يحتوي دفتر المختبر على صفحة واحدة من بيانات البحث يوميًا. لكن في 3 فبراير 2016، ملأ جيانغ فنغيي خمس صفحات مكتوبة بكثافة. لقد سجل مشاهد وتعليمات زيارة التفتيش التي قام بها الأمين العام شي جين بينغ.

"قررنا تخصيص ثلاث وحدات للضوء الأصفر — لنبدأ العمل!" وقف جيانغ فنغيي وقلب الملفات في الخزانة قائلاً: "انظروا، الدعم الوطني يتزايد، وهناك الآن سياسات تشجيعية على مستوى المقاطعة والمدينة. في مثل هذا الوقت المناسب، ما العذر الذي لدينا لعدم الاجتهاد؟"

كان جيانغ فنغيي وفريقه "مثبتين" في المختبر. عندما يجوعون، يتناولون وجبات جاهزة في المختبر؛ وعندما يتعبون، يبحثون عن مكان لأخذ قسط من الراحة. "ذات مرة، لم نغادر المبنى لمدة أسبوع كامل"، قال وهو يشير إلى السرير الموجود في الغرفة.

▲ جيانغ فنغي يعمل مع أعضاء فريقه في المختبر الواقع في منطقة نانتشانغ للتكنولوجيا الفائقة (صورة ملتقطة في 5 أغسطس 2022). تصوير تشو مي، وكالة أنباء شينخوا

بعد 40 يومًا، تجاوزت الفعالية الضوئية "فجوة الضوء الأصفر"، ووصلت إلى 12.2٪. ومع ذلك، توقف هذا الرقم عن التقدم لاحقًا.

"كنت أعلم أن هذه الفجوة ليست سهلة العبور!" توقف المعلم جيانغ هنا وقال: "بعد التفكير، اقترحت تعديل المعدات! قررنا 'إجراء عملية جراحية' على معدات MOCVD المستوردة. عندما سمع الجميع بذلك، قالوا إنني جريء جداً."

على مدار أكثر من شهر، قاد خبيرين في المعدات ومجموعة من المهندسين للعمل لساعات إضافية، منفذًا ستة تعديلات رئيسية وأكثر من عشرة تعديلات طفيفة، مما أدى إلى تحسين أداء جهاز MOCVD بشكل كبير.

في 5 مايو 2016، وبعد ما يقرب من 100 يوم من البحث المكثف، وصل جيانغ فنغيي إلى المختبر في وقت مبكر من الصباح. كان الجميع يراقبون الشاشة بينما ظهرت نتائج اختبار الرقائق والأجهزة التي صنعها الجهاز الجديد - 17.2%!

صرخ طالب بصوت عالٍ. كما صفق جيانغ فنغيي، الذي عادة ما يكون متحفظاً، بسعادة.

"عندما وصلت إلى 12٪، لم أكن متأكدًا بعد، ولكن الوصول إلى 17٪ أثبت أن هذا المسار قابل للتنفيذ."

كيف كُتبت مدونة اليوميات في ذلك اليوم؟

"2016-05-05، النتيجة: بلغت الفعالية الضوئية 17%... مع مزيد من التحسين، يُأمل في تجاوز 25%..."

خامناً ما كنا نفكر فيه، قال المعلم جيانغ: "أشعر أننا لا نزال بعيدين جداً عن تلبية توقعات الأمين العام لنا؛ يجب ألا نتكبر."

26 أكتوبر 2016: 21.4٪، 16 يوليو 2018: 24.3٪، 25 نوفمبر 2020: 27.9٪... لقد حققت الفعالية الضوئية للضوء الأصفر اختراقات متكررة، محطمةً باستمرار الأرقام القياسية العالمية.

لا تزال رحلة "مطاردة الضوء" لجيانغ فنغيي مستمرة. خلال العامين الماضيين، قاموا بتحسين الفعالية الضوئية للضوء الأصفر بشكل مستمر، وسرعوا من تحويل النتائج. وقف لينظر من النافذة، وأشار السيد جيانغ إلى أضواء المناظر الطبيعية الذهبية في حديقة بحيرة آيشي القريبة وقال: "تلك هي مصابيح LED ذات اللون الأصفر الذهبي الخاصة بنا، والتي حققت بالفعل الإنتاج الضخم."

مع حلول الليل، قمنا لنقول وداعاً. قال جيانغ فنغيي معتذراً وهو يصافحنا: «أعتذر، لا يمكنني إبقائكم لتناول العشاء اليوم». كما كشف عن خبر سار: «لقد حققنا اختراقاً كبيراً آخر في الضوء الأصفر، حيث بلغت الفعالية الضوئية القصوى أكثر من 50% عند نقاط تشغيل محددة!»

رافقنا جيانغ فنغي إلى الأسفل، حيث رأينا ستة أحرف حمراء كبيرة على جدار ردهة مركز الأبحاث: «أصدر ضوءًا أكثر، وولّد حرارة أقل».

توقف عمداً وقال: "لهذه العبارة ثلاثة مستويات من المعنى: أولاً، في مجال LED، لإصدار المزيد من الضوء يجب توليد حرارة أقل؛ ثانياً، في التعاملات الشخصية، يجب العمل بتفانٍ وتجنب الاندفاع؛ ثالثاً، في البحث العلمي، يجب تحمل العزلة وعدم ملاحقة الموضات."

ملوحاً وداعاً، عاد جيانغ فنغيي ودخل المختبر مرة أخرى.

خلال معرض CLITI في الفترة من 14 إلى 15 سبتمبر، ستقيم China Association of Lighting Industry（中国照明电器协会） "مؤتمر صناعة الإضاءة الصيني 2022 (الدورة الثانية عشرة)" في شنتشن. سيحضر الأكاديمي جيانغ فنغيي من الأكاديمية الصينية للعلوم هذا الحدث ويلقي كلمة كضيف خاص حول "تقنية إضاءة الحالة الصلبة (SSL) وآفاق التطبيق".

▲هونغ بينغ (يسار)، المدير العام لشركة China Light Network؛ جيانغ فنغيي (يمين)، عضو الأكاديمية الصينية للعلوم ونائب رئيس جامعة نان تشانغ

جيانغ فنغيي

مواليد عام 1963، عضو في الأكاديمية الصينية للعلوم، أستاذ من الدرجة الأولى، مشرف على رسائل الدكتوراه. يشغل حالياً منصب عضو في لجنة الحزب ونائب رئيس جامعة نانتشانغ، ومدير المركز الوطني لهندسة وتكنولوجيا أبحاث LED القائمة على السيليكون، وقائد فريق الابتكار التكنولوجي في إضاءة الحالة الصلبة (SSL) التابع لوزارة العلوم والتكنولوجيا ووزارة التعليم.

حصل على درجة البكالوريوس من قسم الفيزياء في جامعة جيلين عام 1984. بعد التخرج، عمل في قسم تدريس وأبحاث الفيزياء التابع لقسم المقررات الأساسية في جامعة جيانغشي للتكنولوجيا؛ حصل على درجة الماجستير من معهد تشانغتشون للفيزياء التابع للأكاديمية الصينية للعلوم عام 1989؛ عمل في معهد علوم المواد بجامعة نانتشانغ عام 1992، وشغل مناصب أستاذ مشارك ثم أستاذ متفرغ؛ عُيّن مديراً لمركز أبحاث الهندسة التابع لوزارة التعليم للإضاءة بأشباه الموصلات عام 2001.

حاز على لقب العامل المتقدم الوطني (2000)، والعامل المتميز في العلوم والتكنولوجيا على المستوى الوطني (2010)، و"عضو الحزب الشيوعي الصيني المتميز على المستوى الوطني" (2016)، والجائزة الأولى من الجائزة الوطنية للاختراع التكنولوجي (2016). منح التحالف الدولي لإضاءة الحالة الصلبة الرفيق جيانغ فنغيي "جائزة المساهمة البارزة العالمية في إضاءة الحالة الصلبة". مخترع تقنية LED على ركيزة السيليكون ومؤسس شركة JNCE Optoelectronics. ترأس أكثر من 30 مشروعاً وطنياً، بما في ذلك البرنامج الوطني 863، وصندوق التطور الإلكتروني، ومشاريع/مواضيع العلوم والتكنولوجيا في مقاطعة جيانغشي؛ وحصل على أكثر من 90 براءة اختراع مخولة محلياً ودولياً؛ ونشر أكثر من 90 ورقة علمية مفهرسة في SCI.

▲تمت إعادة نشر هذه المقالة من الحساب الرسمي على وي تشات: وكالة أنباء شينخوا (المعرف: newsxinhua). مراسلو النص الأصلي: قو تشيانغ، يو شيانهونغ. محرر الوسائط الجديدة الأصلي: وو جينفو

مؤتمر صناعة الإضاءة الصيني الثاني عشر لعام 2022 يتطلع إلى مشاركتكم