Герд Бинниг

Снимка на Герд Бинниг (photo Margarita Binnig)

Margarita Binnig

  • Дата на раждане: 20.07.1947 г.
  • Възраст: 69 години
  • Място на раждане: Франкфурт на Майн, Германия
  • Националност: Германия

Биография

Немски физик Герд Карл Бинниг е роден във Франкфурт на Майн в семейството на Карл Франц Биннига, фабрично инженер, и Рут (баща Брак) Бинниг, чертежницы. Завършвайки средното си образование в училище Рудолф Кох, той е получил докторска степен по физика за работа на свръхпроводимостта в университета на автомобилното изложение във франкфурт през 1978 г.

Веднага след получаване на степен, Да. стана научен сътрудник в научно-изследователската лаборатория в корпорацията «Международен бизнес мэшинс» (ИБМ) в Цюрих, Швейцария. Тук той станал си сътрудничат в изследванията на повърхността на материали. Учените се обръщат към този проблем, привлечени от факта, че преди пълен анализ на повърхността на материали получите по същество, не можеше. Трудности включват съхраняването на целостта на това, че подреждане на атомите на повърхността на твърдо тяло значително се различава от тяхното местонахождение вътре в него, така че известните методи за изследване безполезна, когато става въпрос за повърхността. Обаче повърхността е от голям интерес, тъй като именно тук се случва най взаимодействия между тела.

За изследване на повърхността на материали Bi и Рорер решили да използвате един от вариантите comenius-механичен ефект, известни под името тунел. Този ефект за първи път експериментално е потвърдено, че през 1960 г., представлява един от начините, по които се проявява така нареченият принцип на несигурността в първия имот. Съгласно този принцип, наречен на името на немския физик Вьорнер в първия имот, е невъзможно да се измери едновременно положението и скоростта на една частица. В резултат на позицията на такава частица, като електрон, «размазывается» в пространството: част се държи като замъглено облак. Това материално облак може да «туннелировать», или дифундировать, между двете повърхности, дори ако те не се сблъскват, е до голяма степен подобно на това как водата може да проникне през почвата от една локва в друга.

Тунелен ефект бил добре познат по това време, когато Било. и Рорер са започнали съвместна работа и дори е бил използван – въпреки че понякога доста грубо – при изследване на природата на повърхностните взаимодействия в «сандвичах» от материали. Всичко, което трябваше да направя. и Рореру, така че това да позволи на електроните туннелировать чрез вакуум, и това е идеята, неочаквано се оказа ползотворно. Техният подход е довел в крайна сметка до създаването на нов инструмент, наречен скенер туннелирующим микроскоп. Основният принцип, лежащ в основата на този уред, което включва сканиране на повърхността на твърдо тяло във вакуум тънък върха на игла. Между върха и образец се прилага напрежение, както и разстоянието между тях се поддържат достатъчно малък, за да електроните могат чрез него туннелировать. Появява се в резултат на потока електрони, се нарича туннельным ток. Стойността на тунела ток експоненциално зависи от разстоянието между пробата и върха на игла. Така че, води игла по образец и чрез измерване на ток, може да се състави карта на повърхността на атомно мащаб.

Било. и Рорер за първи път успешно тествани туннелирующий микроскоп през пролетта на 1981 г. Заедно с други двама служители на компанията ИБМ Кристофом и Эдмундом Гербером Вейбелем те са успели да се разграничат характеристики на височина само един атом на повърхността на кальциево-иридиево-оловни кристалчета. Подобен уред е създаден по-рано и независимо от американския физик Ръсел Янгом в Националното бюро по стандартите САЩ с помощта на няколко различен принцип, който предоставя значително по-ниска разделителна способност.

При разработването на сканиране туннелирующего микроскоп група с ИБМ се сблъска със значителни трудности: първо трябваше да се елиминират всички източници на вибрационните шум. Вертикалното положение на сканиращ върха на должноконтролироваться с точност до една малка част от диаметъра на атома, тъй като тунел ток значително зависи от разстоянието между върха и изследваното модел. Улични шумове и дори стъпки, може да предизвика мозъчно тънък уреда. Първо, Да. и Рорер решили да се справят със задачата, висящи микроскоп с помощта на постоянни магнити над чаша от сверхпроводящего олово, определена в тежка каменна маса. Самият маса те изолировали от сградата на лабораторията с помощта на надуваеми гумени гуми. За да премахнете върха на иглата с висока точност, използвани пиезоелектрични материали, които се свиват или разширяват, ако към него се прикрепва подходящото напрежение. В резултат на по-нататъшни подобрения на сканиране туннелирующий микроскоп може да позволи на вертикално размер до 0,1 на ангстрьом (1 стомиллиардная част от метъра, или около една десета от диаметъра на атома на водорода). Резолюцията по хоризонтала в 2 ангстрьом е постигната благодарение на използването на сканиращи върховете на ширина, само на няколко атома, а върховете на ширина на 1 атом се разработват в момента. След като в конструкцията на сканиращ туннелирующего микроскоп са направени подобрения, тя се превърна в обикновен инструмент в много изследователски лаборатории. Освен вакуум, този инструмент се оказва ефективен и в много други среди, включително на въздуха, водата и криогенные течност. Тя се прилага за изследване на различни проби, различни от неорганични вещества, по-специално вируси.

Било. и Рорер разделили през 1986 г. половината от Нобеловата награда по физика «за изобретяването на сканиране туннелирующего микроскоп». На втората половина на наградата получи Ернст Руска заработу върху електронен микроскоп. Евентуално премия. и Рорера, представител на Шведската кралска академия на науките заяви: «Очевидно е, че тази техника обещава изключително много и че ние досега бяхме свидетели само началото на неговото развитие. Много изследователски групи в различни области на науката се ползват сега скенер туннелирующим микроскоп. Проучване на повърхности е важна част от физиката, особено необходима в областта на физиката на полупроводници и в микроелектрониката. В химията повърхностни реакции също играят важна роля, например в катализе. Можете, освен това, улавяне на органични молекули на повърхността и да изследва тяхната структура. Сред другите приложения на тази техника може да се използва за изследване на ДНК молекули». Спомняйки си за това, че той усеща, след като научи за възлагане, Да. каза: «Това е прекрасно и ужасно едновременно», тъй като това е признание за големия успех, но едновременно означава завършване «на едно вълнуващо откритие».

През 1969 г. Било. женен Лорет Ваглер, психолог; те имат дъщеря и син.

Освен научни изследвания, Да. интересуват ски, футбол, тенис, голф и ветроходство. Талантлив музикант, той композира музика, свири на цигулка и китара и пее. От 1986 г. е член на академичния съвет на ИБМ, т.е. се нарежда като един от най-високите научни публикации в корпорацията.

Било. и Рорер са получили за работата си, освен Нобеловата награда, и други награди. През 1984 г. те се разделят премия Хьюлетта-Паккарда на Европейското физическо дружество и международната академична награда на крал Фейсала и на правителството на Саудитска Арабия за усилията за създаване на сканиране туннелирующего микроскоп. Било. също така е награден с Физическа премия на Немското физическо дружество (1982).