诺奖得主番外篇 John Goodenough

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    我们这里有两家电视台晚上的黄金时间会同时播出 Extra 和 TMZ 节目。有/友人说那是娱乐行业的八卦节目。我总以为“八卦”的意思是“道听途说”的“小道消息”。上网查查“八卦”的定义:“八卦是《易经》的基本概念,可代表一切自然现象的动静状态”(维基百科)。所以可以理解成“八卦”也是真实的事情,即使是非主流。

    借用个日文单词“番外篇”八卦一下今年诺贝尔化学奖得主约翰·古德纳夫(John Goodenough)“故事外的故事”。

    先介绍一本书:由史蒂夫·莱文(Steve LeVine)撰写的 The Powerhouse: America, China and the Great Battery War (英文版)由企鹅出版集团(Penguin Publishing Group)出版,网上购买也就是买一杯咖啡的花费。该书讲述了一些古德纳夫的故事。

    该书的第1节写道:万钢(科技部长)于2010年回北京之前参观了阿贡国家实验室和位于底特律附近通用汽车的一家工厂,该工厂在测试一款新型电动汽车。阿贡国家实验室开发的镍锰钴酸锂(Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide - NMC)锂离子电池阴极技术(US Patent 6,677,082)使电池能够存储更多的能量,比大多数锂离子电池中用的钴酸锂材料更环保,并且制造更经济。

    “电池大战已经开始”。

与王安有交集

    书中第5节说:后来古德纳夫到芝加哥大学,在爱德华·泰勒(Edward Teller)、恩里科·费米(Enrico Fermi)等人的领导下学习物理学。

    泰勒出生于匈牙利的犹太裔理论物理学家,被誉为“氢弹之父”。费米美籍意大利裔物理学家,美国芝加哥大学物理学教授。他对量子力学、核物理、粒子物理以及统计力学都做出了杰出贡献,曼哈顿计划期间领导制造出世界首个核反应堆(芝加哥1号堆),也是原子弹的设计师和缔造者之一,被誉为“原子能之父”(引自维基百科)。

    该书说:事实证明,古德纳夫对物理学有天赋。1952年他获得博士学位后,他去了麻省理工学院的林肯实验室工作,该实验室是美国空军在前一年资助的,目的是建立美国第一个防空系统。他的团队被告知要发明计算机存储系统,这是设想的防空系统的重要组成部分,被称为SAGE。用古德纳夫的话说,当时的计算机配备了足够多的真空管来填充“大舞厅的空间”,而且存储器很慢(注:当时金属磁芯的转换时间为30微秒)。由于团队使用的现有材料的物理限制,有些人认为这项任务是不可能的完成。三年后,该实验室公布了一项名为“64 x 64位磁存储器”的发明(注:改用铁氧体后切换时间不到1微秒),这一成就除帮助实现SAGE之外,还成为后来的计算机存储系统的基础(注:直到半导体存储器发明的60年代末)。对于古德纳夫而言,随之而来的是更多的进步,包括“Goodenough-Kanamori 规则”,该规则成为了金属氧化物材料在原子尺度上行为方式的标准。

    铁氧体(Ferrite)的通用结构式可以写成MFenOm,其中M是一种金属。例如钴铁氧体,CoFe2O4 (CoO·Fe2O3),用做磁储存的介质。

    古德纳夫所作的这项工作和时间应该与王安有交集。

    王安美籍华裔电脑科学家,王安电脑公司创办人。王安于1948年获哈佛大学应用物理博士学位;1949年10月21日申请了关于磁芯存储器的美国专利 2,708,722 “Pulse transfer controlling device(脉冲转移控制装置)”,是一种铁氧体磁芯存储器的读写电路,1955年5月17日获得批准;1951年在美国波士顿南区创办“王安实验室”(Wang Laboratories),1955年,王安实验室更名为“王安电脑有限公司”。1956年,将他的磁芯存储器专利权卖给了国际商用机器(IBM)公司,获利50万美元。

日本发错新闻

    书中介绍:1976年古德纳夫的朋友说牛津大学需要一位教授来教和管理其无机化学实验室。由于他不是化学家,实际上只完成了两门大学水平的化学课程,古德纳夫感到惊讶,他很幸运地第二次被选中从事论文资质不够格的工作。

    1980年古德纳夫和他的研究助手们:水岛公一(Koichi Mizushima)博士、菲利普·琼斯(Philip C. Jones)博士和菲利普·怀斯曼(Philip J. Wiseman)博士一块在那里发表了划时代的论文[2],为锂离子电池走向实用向前迈出一大步。其中水岛公一功不可没。

    根据日本朝日新闻上周四10月10日的报道:“電池開発、最初の発案者は受賞逃す(电池开发的最早发明家没有获奖)”,“電池の正極にコバルト酸リチウムを使うことを最初に思いついた、東芝エグゼクティブフェローの水島公一さん(78)だ(东芝公司执行研究员水岛公一先生(78岁)首先提出了使用钴酸锂作为电池正极的想法)。”

    1941年1月30日,水岛公一出生于日本东京都。1964年毕业于东京大学理学部,1969年取得东京大学理学博士学位。1977年至1979年间参与古德纳夫在牛津大学锂离子电池的研究。1982年进入东芝公司,负责开发分子器件、高温超导装置以及磁性装置。

    上周三,10月9日诺贝尔化学奖得奖公布几小时后,太平洋时间上午10点时用 Google 查找“水島公一”,会找到一条日本《每日新闻》刊发的消息“吉野彰水岛公一获得诺贝尔化学奖”,点进去却得到404。不久再次查找,得到下面内容:

  毎日新聞ニュースサイトに9日午後7時49分から4分間、「ノーベル化学賞 吉野彰水島公一両氏に」とした記事を誤って掲載しました。おわびします。該当記事は削除しました。(《每日新闻》新闻网站在9日下午7点49分发布了4分钟的错误信息“诺贝尔化学奖颁给吉野彰水岛公一”。我很抱歉。相应的文章已经删除。)

  毎日新聞社社長室広報担当の話 準備していた原稿に必要な修正をせず、誤ってサイト上に掲載しました。読者や関係者にご迷惑をおかけしましたことをおわびします。今後、確認を徹底するなど再発防止に努めます。(每日新闻社社长办公室公关人员说。未对所准备的手稿进行必要更正被错误地张贴在网站上。给读者造成困惑,不便之处,敬请原谅。将来,我们将彻底确认努力防止再次发生。)

    多年来许多人认为吉野彰水岛公一分别对锂电池的正负级材料做出突破性的贡献,得诺贝尔奖是必然的。

古德纳夫与专利

    古德纳夫和他的助手们的工作除了发表论文外也希望申请专利。当时的牛津大学拒绝为古德纳夫的钴酸锂阴极申请专利,学校似乎觉得他们拥有的知识产权不够先进。古德纳夫钴酸锂阴极专利的拥有人是英国政府的原子能研究机构(Atomic Energy Authority)(见下图左)。古德纳夫最终放弃了专利受益权。

    古德纳夫讲述了一位日本材料科学家冈田茂(Shigeto Okada)的故事。冈田于1993年来到德克萨斯大学,古德纳夫于前一年从牛津退休后搬到那里。冈田来自日本电话巨头日本电报电话公司(NTT),该公司要求允许他以公司费用用于古德纳夫团队。按照有关的保密规定,古德纳夫同意了。他让冈田与一名印度博士后阿克沙亚·帕迪(Akshaya Padhi)一块工作。

    帕迪于1994年秋季完成了磷酸铁锂的研究工作,冈田于当年10月9日返回日本。
    1995年11月,NTT 使用帕迪的方法悄悄申请了日本专利,并开始征询日本电子制造商的意见,以评估他们对新型磷酸铁锂电池的兴趣。

    古德纳夫在第二年才知道这事。“帕迪,他是一个间谍”,他差点对博士后大喊“醒来吧,开始在笔记本上写东西”。他的意思是帕迪应该把自己的工作写在自己的实验纪录本上,如果发生知识产权争议,该记录将至关重要,而且很有可能。“对不起”,帕迪回答古德纳夫“他是我的朋友”。

    德克萨斯大学代表古德纳夫实验室,对日本电报和电话公司提起了5亿美元的诉讼。

    最后,德克萨斯大学与 NTT 达成和解。这所学校的收益为3000万美元,其中有一部分来自其日本专利所获得的利润。

    麻省理工学院的蒋业明(Yet-Ming Chiang )教授(注:美国华裔著名材料学专家)开始摆弄古德纳夫的想法,并申请了自己的专利。断言他的改进创造了另一种新材料,并在2001年成立了一家名为A123的马萨诸塞州公司。他明确的目标是出售一种磷酸铁锂电池,用于电动工具,最终用于汽车。这为古德纳夫确立了另一条法律战线,因为蒋业明的公司(认为自己的技术有独创性并)试图说服欧洲法庭撤销古德纳夫的专利(见上图右)。最终欧洲法庭在2008年这样做了:撤销了欧洲专利 EP0904607。欧洲专利的失效也影响了古德纳夫的美国专利 5,910,382 和 6,514,640。

    不过 A123 公司2012年10月6日提交了破产保护。古德纳夫也没有从A123得到一分钱。

    本段内容在该书[1]的第7节有描述。

    这辈子古德纳夫没有赚到大钱,但上帝却给了他长寿基因。熟悉他的人都知道他爱大声笑。

    限于篇幅、版权和剧透等原因,书[1]中的更多内容就不再详述。

注:引用请注明“文学城

[1] Steve Levine. The Powerhouse: America, China and the Great Battery War, ISBN-13 9780143128328, Penguin Publishing Group

[2] Koichi Mizushima, Philip C. Jones, Philip J. Wiseman J.B. Goodenough. "LixCoO2(0 ≤ x ≤ 1) Materials Research Bulletin. 15 (6): 783–789. doi:10.1016/0025-5408(80)90012-4.

 

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