亨利希·羅勒（1933-2013）

呂吉爾/編譯

亨利希·羅勒（1933-2013）

呂吉爾/編譯

●據IBM公司稱，瑞士物理學家亨利希·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-，德國物理學家）因發明掃描式隧道電子顯微鏡（STM）而分享1986年諾貝爾物理學獎的一半獎金；另一半獎金由發明電子顯微鏡的德國物理學家恩斯特·魯斯卡（ErnstRuska，1906-1988）獲得。STM可以顯示物質表面上的單個原子并可以將它們在物理表面上移動。

電子顯微鏡早在1930年代就給生物學帶來了革命性變化，它可以將放大倍率提高到光學顯微鏡的數千倍以上，這使得科學家們有史以來第一次觀察到細胞內部的運作。

但是對于那些構建電子電路的科學家們來說，電子顯微鏡還遠遠不能滿足其需求。他們更熱衷于各種物質的表面。對這些電路細節的探索需要更復雜的新技術，即掃描式隧道電子顯微鏡，它能夠提供物質表面上單個原子的圖像。

羅勒和畢尼希獲得了這種裝置的專利并被譽為納米技術——制造和操縱極其微小的物件——之父，因為他們的裝置可以被用來在物質表面上移動原子。

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）在一個聲明中說：“掃描式隧道電子顯微鏡的發明是科學和信息技術史上一個開創性的時刻。這一發明有史以來第一次讓科學家有了給原子成像、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開辟了新的道路。”

他們的發明依據的是一種稱為隧道效應，又稱勢壘穿透——物理學上指微粒穿過似乎不能通過的勢壘。雖然在傳統物理學上，微粒的能量太低不足以通過勢壘，但微粒因量子力學波的特性就可以穿過勢壘。量子力學現象的一項重要應用就是在掃描式隧道顯微鏡中的運用。之所以這樣稱謂，是因為電子穿透似乎難以逾越的障礙——如真空。這一現象是掃描式隧道電子顯微鏡的基礎。

在隧道效應現象中，諸如帶電導線的尖端發射出大致類似于噴泉形狀的電子波。當兩個這樣的裝置互相靠得很近時，相疊的電子波會部分合并，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（與電唱機唱針沒什么不同），不過它的尺寸要小得多，僅覆蓋一個原子直徑那么大的點。在高度真空狀態下，探針被移近有待檢查的表面，施以一個小電荷產生電流。電流的強度取決于針尖與待檢表面之間的距離。

當針尖在待檢表面上來回掃描的時候（很像電視機陰極射線管的電子束），電流隨表面高度的變化而變化。計算機上下移動針尖使電流保持恒定。這些運動的記錄轉換成被檢表面的二維圖像。整個過程取決于通過隧道效應產生的電流。

他們兩人對黃金晶體所做的首次實驗獲得一個圖像，顯示出一排排精密相間的原子，且以一個原子高度的臺階組成廣闊的平臺。

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

他們的第一臺有用裝置有個沉重的永久磁鐵，漂浮在一個超導鉛池中。不過，過了兩三年時間，他們就有了一個無真空室的裝置，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

亨利希·羅勒于1933年6月6日出生在瑞士圣加倫的農業社區布克斯，是家里的第三個孩子，僅比他的孿生姐姐晚出生半個小時。他在農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，生活方式從農村轉變為城市，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感興趣。

羅勒于1951年入讀瑞士聯邦理工學院學習物理學，他曾是沃爾夫岡·泡利（WolfgangPauli）的學生。

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）委托羅勒測量超導體在磁場感應超導轉變中的長度變化。奧爾森已經開辟對楊氏模量的不連續性/間斷性的測量領域。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訓練課程中斷研究。

羅勒于1960年獲得博士學位，他的博士論文就是關于測量磁場感應超導躍遷狀態下超導體長度變化的研究，該項研究是由奧爾森開創的。

1961年夏，羅勒與柔斯-瑪瑞·艾格 （Rose-MarieEgger）結婚。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伯尼·塞林（BernieSerin）教授的小組里參與研究II型超導體和金屬的熱傳導。

1963年夏，新成立的IBM研究實驗室主任安布羅斯·斯派澤（AmbrosSpeiser，1922-2003，瑞士工程師和科學家，領導了瑞士首批計算機的研發）教授給了羅勒一個加入他們研究團隊的機會。受到布魯諾·呂替（BrunoLüthi，后來成為法蘭克福大學教授，極力推薦雇用蓋爾特·畢尼希）的鼓勵，羅勒于1963年12月——即在花四個月時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研究實驗室工作。在IBM的最初幾年，羅勒在斯派澤的指導下以脈沖磁場中的磁阻效應研究近藤系統。

1960年代末，基思·布萊齊（KeithBlazey）讓羅勒研究GdAlO——一種反鐵磁性物質，布萊齊已經對它進行過光學實驗。這開始了磁相圖領域的成果豐碩的合作，最終把羅勒帶進了臨界現象領域。受到開創臨界現象研究的卡爾·阿利克斯·穆勒（Karl AlexMüller）的鼓勵，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行研究。

在1974/75年，羅勒在加州大學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材料的雙臨界點問題。羅勒和柔斯-瑪瑞還抓住機會——在羅勒休年假的開始和結束時段——以兩次較長時間的野營旅行讓他們的兩個女兒桃瑞絲（Doris）和埃倫（Ellen）見識了美國，從東海岸到西海岸。后來許多年，夫婦倆還帶著兩個女兒到美國各地野營游覽。羅勒一直在IBM工作到1997年。畢尼希現仍在蘇黎世為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、科學家、程序員的最高榮譽。從1986-1988年，羅勒負責領導IBM研究實驗室的物理學研究。

羅勒后來接受過日本和西班牙的研究職位，繼續專注于對納米技術的研究。

羅勒身后留下他的妻子，兩個女兒和兩個外孫女。

[資料來源：www.latimes.com][責任編輯：彥 隱]