亨利?！ち_勒（1933-2013）

呂吉爾/編譯

亨利?！ち_勒（1933-2013）

呂吉爾/編譯

●據(jù)IBM公司稱，瑞士物理學(xué)家亨利希·羅勒（HeinrichRohrer）于2013年5月16日在瑞士沃勒勞家中去世，終年79歲。

羅勒與 IBM公司同事蓋爾特·畢尼希（Gerd Binnig，1947-，德國物理學(xué)家）因發(fā)明掃描式隧道電子顯微鏡（STM）而分享1986年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的一半獎(jiǎng)金；另一半獎(jiǎng)金由發(fā)明電子顯微鏡的德國物理學(xué)家恩斯特·魯斯卡（ErnstRuska，1906-1988）獲得。STM可以顯示物質(zhì)表面上的單個(gè)原子并可以將它們在物理表面上移動(dòng)。

電子顯微鏡早在1930年代就給生物學(xué)帶來了革命性變化，它可以將放大倍率提高到光學(xué)顯微鏡的數(shù)千倍以上，這使得科學(xué)家們有史以來第一次觀察到細(xì)胞內(nèi)部的運(yùn)作。

但是對于那些構(gòu)建電子電路的科學(xué)家們來說，電子顯微鏡還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足其需求。他們更熱衷于各種物質(zhì)的表面。對這些電路細(xì)節(jié)的探索需要更復(fù)雜的新技術(shù)，即掃描式隧道電子顯微鏡，它能夠提供物質(zhì)表面上單個(gè)原子的圖像。

羅勒和畢尼希獲得了這種裝置的專利并被譽(yù)為納米技術(shù)——制造和操縱極其微小的物件——之父，因?yàn)樗麄兊难b置可以被用來在物質(zhì)表面上移動(dòng)原子。

掃描式隧道電子顯微鏡

IBM研究主任約翰·E·凱利三世（JohnE.Kelly III）在一個(gè)聲明中說：“掃描式隧道電子顯微鏡的發(fā)明是科學(xué)和信息技術(shù)史上一個(gè)開創(chuàng)性的時(shí)刻。這一發(fā)明有史以來第一次讓科學(xué)家有了給原子成像、測量和操縱原子的能力，并且為我們今天仍在探索的信息技術(shù)開辟了新的道路?！?/p>

他們的發(fā)明依據(jù)的是一種稱為隧道效應(yīng)，又稱勢壘穿透——物理學(xué)上指微粒穿過似乎不能通過的勢壘。雖然在傳統(tǒng)物理學(xué)上，微粒的能量太低不足以通過勢壘，但微粒因量子力學(xué)波的特性就可以穿過勢壘。量子力學(xué)現(xiàn)象的一項(xiàng)重要應(yīng)用就是在掃描式隧道顯微鏡中的運(yùn)用。之所以這樣稱謂，是因?yàn)殡娮哟┩杆坪蹼y以逾越的障礙——如真空。這一現(xiàn)象是掃描式隧道電子顯微鏡的基礎(chǔ)。

在隧道效應(yīng)現(xiàn)象中，諸如帶電導(dǎo)線的尖端發(fā)射出大致類似于噴泉形狀的電子波。當(dāng)兩個(gè)這樣的裝置互相靠得很近時(shí)，相疊的電子波會(huì)部分合并，電子流過其間隙，形成一股小電流。

他們的裝置利用鐵筆的筆尖（與電唱機(jī)唱針沒什么不同），不過它的尺寸要小得多，僅覆蓋一個(gè)原子直徑那么大的點(diǎn)。在高度真空狀態(tài)下，探針被移近有待檢查的表面，施以一個(gè)小電荷產(chǎn)生電流。電流的強(qiáng)度取決于針尖與待檢表面之間的距離。

當(dāng)針尖在待檢表面上來回掃描的時(shí)候（很像電視機(jī)陰極射線管的電子束），電流隨表面高度的變化而變化。計(jì)算機(jī)上下移動(dòng)針尖使電流保持恒定。這些運(yùn)動(dòng)的記錄轉(zhuǎn)換成被檢表面的二維圖像。整個(gè)過程取決于通過隧道效應(yīng)產(chǎn)生的電流。

他們兩人對黃金晶體所做的首次實(shí)驗(yàn)獲得一個(gè)圖像，顯示出一排排精密相間的原子，且以一個(gè)原子高度的臺(tái)階組成廣闊的平臺(tái)。

針尖的運(yùn)動(dòng)對任何外部環(huán)境的振動(dòng)極其敏感。羅勒曾面臨過這樣的困難：在他有關(guān)超導(dǎo)體的畢業(yè)作品中，他的大部分實(shí)驗(yàn)都是在夜深人靜時(shí)做的，目的就是為了把城市里人為振動(dòng)帶來的影響減少到最低的程度。在他們早期的實(shí)驗(yàn)中，兩人利用固定在沉重石桌上的強(qiáng)力磁鐵，而石桌又被固定在充氣橡膠輪胎上，以此來屏蔽振動(dòng)。

他們的第一臺(tái)有用裝置有個(gè)沉重的永久磁鐵，漂浮在一個(gè)超導(dǎo)鉛池中。不過，過了兩三年時(shí)間，他們就有了一個(gè)無真空室的裝置，可以拿在手掌上。到了1987年，他們把裝置縮小到了指尖的大小。

針尖還可用來在被檢表面上推、拉單個(gè)的原子。在1990年，羅勒和畢尼希在鎳晶體上用氙原子排列出了著名的IBM字母圖形。

最高榮譽(yù)

亨利希·羅勒于1933年6月6日出生在瑞士圣加倫的農(nóng)業(yè)社區(qū)布克斯，是家里的第三個(gè)孩子，僅比他的孿生姐姐晚出生半個(gè)小時(shí)。他在農(nóng)村度過了無憂無慮的童年。在羅勒13歲那年，全家搬到了蘇黎世，生活方式從農(nóng)村轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘?，這極大地開闊了他的眼界。羅勒天生對古典語言和自然科學(xué)感興趣。

羅勒于1951年入讀瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院學(xué)習(xí)物理學(xué)，他曾是沃爾夫?qū)づ堇╓olfgangPauli）的學(xué)生。

1955年秋，羅勒開始做他的博士論文。巧合的是，喬根·萊克·奧爾森（JorgenLykkeOlsen）委托羅勒測量超導(dǎo)體在磁場感應(yīng)超導(dǎo)轉(zhuǎn)變中的長度變化。奧爾森已經(jīng)開辟對楊氏模量的不連續(xù)性/間斷性的測量領(lǐng)域。步他的后塵，羅勒失去了對埃米（0.0001微米）的所有尊重。羅勒曾說，他的四年研究生生涯是最難以忘懷的：一群杰出的研究生聚在一起，總是在尋找著樂趣，包括被瑞士山地步兵基礎(chǔ)訓(xùn)練課程中斷研究。

羅勒于1960年獲得博士學(xué)位，他的博士論文就是關(guān)于測量磁場感應(yīng)超導(dǎo)躍遷狀態(tài)下超導(dǎo)體長度變化的研究，該項(xiàng)研究是由奧爾森開創(chuàng)的。

1961年夏，羅勒與柔斯-瑪瑞·艾格 （Rose-MarieEgger）結(jié)婚。蜜月旅行把他們帶到了美國，羅勒在美國度過了兩年博士后歲月，在新澤西州的羅格斯大學(xué)伯尼·塞林（BernieSerin）教授的小組里參與研究II型超導(dǎo)體和金屬的熱傳導(dǎo)。

1963年夏，新成立的IBM研究實(shí)驗(yàn)室主任安布羅斯·斯派澤（AmbrosSpeiser，1922-2003，瑞士工程師和科學(xué)家，領(lǐng)導(dǎo)了瑞士首批計(jì)算機(jī)的研發(fā)）教授給了羅勒一個(gè)加入他們研究團(tuán)隊(duì)的機(jī)會(huì)。受到布魯諾·呂替（BrunoLüthi，后來成為法蘭克福大學(xué)教授，極力推薦雇用蓋爾特·畢尼希）的鼓勵(lì)，羅勒于1963年12月——即在花四個(gè)月時(shí)間到美國各地野營旅行之后——開始到位于瑞士呂施利孔的IBM研究實(shí)驗(yàn)室工作。在IBM的最初幾年，羅勒在斯派澤的指導(dǎo)下以脈沖磁場中的磁阻效應(yīng)研究近藤系統(tǒng)。

1960年代末，基思·布萊齊（KeithBlazey）讓羅勒研究GdAlO——一種反鐵磁性物質(zhì)，布萊齊已經(jīng)對它進(jìn)行過光學(xué)實(shí)驗(yàn)。這開始了磁相圖領(lǐng)域的成果豐碩的合作，最終把羅勒帶進(jìn)了臨界現(xiàn)象領(lǐng)域。受到開創(chuàng)臨界現(xiàn)象研究的卡爾·阿利克斯·穆勒（Karl AlexMüller）的鼓勵(lì)，羅勒專注于雙臨界和四臨界行為的研究，最終對隨即場問題進(jìn)行研究。

在1974/75年，羅勒在加州大學(xué)圣巴巴拉分校度過了他的休假年，與文斯·雅卡瑞諾（VinceJaccarino）教授和艾倫·金（AlanKing）博士一道研究核磁共振，并解決了MnF材料的雙臨界點(diǎn)問題。羅勒和柔斯-瑪瑞還抓住機(jī)會(huì)——在羅勒休年假的開始和結(jié)束時(shí)段——以兩次較長時(shí)間的野營旅行讓他們的兩個(gè)女兒桃瑞絲（Doris）和埃倫（Ellen）見識(shí)了美國，從東海岸到西海岸。后來許多年，夫婦倆還帶著兩個(gè)女兒到美國各地野營游覽。羅勒一直在IBM工作到1997年。畢尼?，F(xiàn)仍在蘇黎世為IBM從事研究工作。

羅勒研究掃描式隧道電子顯微鏡直到 1982年。他于1986年被任命為IBM院士——這是IBM給本公司工程師、科學(xué)家、程序員的最高榮譽(yù)。從1986-1988年，羅勒負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)IBM研究實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)研究。

羅勒后來接受過日本和西班牙的研究職位，繼續(xù)專注于對納米技術(shù)的研究。

羅勒身后留下他的妻子，兩個(gè)女兒和兩個(gè)外孫女。

[資料來源：www.latimes.com][責(zé)任編輯：彥 隱]