亨利希·罗勒（1933-2013）

吕吉尔/编译

亨利希·罗勒（1933-2013）

吕吉尔/编译

●据IBM公司称，瑞士物理学家亨利希·罗勒（HeinrichRohrer）于2013年5月16日在瑞士沃勒劳家中去世，终年79岁。

罗勒与 IBM公司同事盖尔特·毕尼希（Gerd Binnig，1947-，德国物理学家）因发明扫描式隧道电子显微镜（STM）而分享1986年诺贝尔物理学奖的一半奖金；另一半奖金由发明电子显微镜的德国物理学家恩斯特·鲁斯卡（ErnstRuska，1906-1988）获得。STM可以显示物质表面上的单个原子并可以将它们在物理表面上移动。

电子显微镜早在1930年代就给生物学带来了革命性变化，它可以将放大倍率提高到光学显微镜的数千倍以上，这使得科学家们有史以来第一次观察到细胞内部的运作。

但是对于那些构建电子电路的科学家们来说，电子显微镜还远远不能满足其需求。他们更热衷于各种物质的表面。对这些电路细节的探索需要更复杂的新技术，即扫描式隧道电子显微镜，它能够提供物质表面上单个原子的图像。

罗勒和毕尼希获得了这种装置的专利并被誉为纳米技术——制造和操纵极其微小的物件——之父，因为他们的装置可以被用来在物质表面上移动原子。

扫描式隧道电子显微镜

IBM研究主任约翰·E·凯利三世（JohnE.Kelly III）在一个声明中说：“扫描式隧道电子显微镜的发明是科学和信息技术史上一个开创性的时刻。这一发明有史以来第一次让科学家有了给原子成像、测量和操纵原子的能力，并且为我们今天仍在探索的信息技术开辟了新的道路。”

他们的发明依据的是一种称为隧道效应，又称势垒穿透——物理学上指微粒穿过似乎不能通过的势垒。虽然在传统物理学上，微粒的能量太低不足以通过势垒，但微粒因量子力学波的特性就可以穿过势垒。量子力学现象的一项重要应用就是在扫描式隧道显微镜中的运用。之所以这样称谓，是因为电子穿透似乎难以逾越的障碍——如真空。这一现象是扫描式隧道电子显微镜的基础。

在隧道效应现象中，诸如带电导线的尖端发射出大致类似于喷泉形状的电子波。当两个这样的装置互相靠得很近时，相叠的电子波会部分合并，电子流过其间隙，形成一股小电流。

他们的装置利用铁笔的笔尖（与电唱机唱针没什么不同），不过它的尺寸要小得多，仅覆盖一个原子直径那么大的点。在高度真空状态下，探针被移近有待检查的表面，施以一个小电荷产生电流。电流的强度取决于针尖与待检表面之间的距离。

当针尖在待检表面上来回扫描的时候（很像电视机阴极射线管的电子束），电流随表面高度的变化而变化。计算机上下移动针尖使电流保持恒定。这些运动的记录转换成被检表面的二维图像。整个过程取决于通过隧道效应产生的电流。

他们两人对黄金晶体所做的首次实验获得一个图像，显示出一排排精密相间的原子，且以一个原子高度的台阶组成广阔的平台。

针尖的运动对任何外部环境的振动极其敏感。罗勒曾面临过这样的困难：在他有关超导体的毕业作品中，他的大部分实验都是在夜深人静时做的，目的就是为了把城市里人为振动带来的影响减少到最低的程度。在他们早期的实验中，两人利用固定在沉重石桌上的强力磁铁，而石桌又被固定在充气橡胶轮胎上，以此来屏蔽振动。

他们的第一台有用装置有个沉重的永久磁铁，漂浮在一个超导铅池中。不过，过了两三年时间，他们就有了一个无真空室的装置，可以拿在手掌上。到了1987年，他们把装置缩小到了指尖的大小。

针尖还可用来在被检表面上推、拉单个的原子。在1990年，罗勒和毕尼希在镍晶体上用氙原子排列出了著名的IBM字母图形。

最高荣誉

亨利希·罗勒于1933年6月6日出生在瑞士圣加伦的农业社区布克斯，是家里的第三个孩子，仅比他的孪生姐姐晚出生半个小时。他在农村度过了无忧无虑的童年。在罗勒13岁那年，全家搬到了苏黎世，生活方式从农村转变为城市，这极大地开阔了他的眼界。罗勒天生对古典语言和自然科学感兴趣。

罗勒于1951年入读瑞士联邦理工学院学习物理学，他曾是沃尔夫冈·泡利（WolfgangPauli）的学生。

1955年秋，罗勒开始做他的博士论文。巧合的是，乔根·莱克·奥尔森（JorgenLykkeOlsen）委托罗勒测量超导体在磁场感应超导转变中的长度变化。奥尔森已经开辟对杨氏模量的不连续性/间断性的测量领域。步他的后尘，罗勒失去了对埃米（0.0001微米）的所有尊重。罗勒曾说，他的四年研究生生涯是最难以忘怀的：一群杰出的研究生聚在一起，总是在寻找着乐趣，包括被瑞士山地步兵基础训练课程中断研究。

罗勒于1960年获得博士学位，他的博士论文就是关于测量磁场感应超导跃迁状态下超导体长度变化的研究，该项研究是由奥尔森开创的。

1961年夏，罗勒与柔斯-玛瑞·艾格 （Rose-MarieEgger）结婚。蜜月旅行把他们带到了美国，罗勒在美国度过了两年博士后岁月，在新泽西州的罗格斯大学伯尼·塞林（BernieSerin）教授的小组里参与研究II型超导体和金属的热传导。

1963年夏，新成立的IBM研究实验室主任安布罗斯·斯派泽（AmbrosSpeiser，1922-2003，瑞士工程师和科学家，领导了瑞士首批计算机的研发）教授给了罗勒一个加入他们研究团队的机会。受到布鲁诺·吕替（BrunoLüthi，后来成为法兰克福大学教授，极力推荐雇用盖尔特·毕尼希）的鼓励，罗勒于1963年12月——即在花四个月时间到美国各地野营旅行之后——开始到位于瑞士吕施利孔的IBM研究实验室工作。在IBM的最初几年，罗勒在斯派泽的指导下以脉冲磁场中的磁阻效应研究近藤系统。

1960年代末，基思·布莱齐（KeithBlazey）让罗勒研究GdAlO——一种反铁磁性物质，布莱齐已经对它进行过光学实验。这开始了磁相图领域的成果丰硕的合作，最终把罗勒带进了临界现象领域。受到开创临界现象研究的卡尔·阿利克斯·穆勒（Karl AlexMüller）的鼓励，罗勒专注于双临界和四临界行为的研究，最终对随即场问题进行研究。

在1974/75年，罗勒在加州大学圣巴巴拉分校度过了他的休假年，与文斯·雅卡瑞诺（VinceJaccarino）教授和艾伦·金（AlanKing）博士一道研究核磁共振，并解决了MnF材料的双临界点问题。罗勒和柔斯-玛瑞还抓住机会——在罗勒休年假的开始和结束时段——以两次较长时间的野营旅行让他们的两个女儿桃瑞丝（Doris）和埃伦（Ellen）见识了美国，从东海岸到西海岸。后来许多年，夫妇俩还带着两个女儿到美国各地野营游览。罗勒一直在IBM工作到1997年。毕尼希现仍在苏黎世为IBM从事研究工作。

罗勒研究扫描式隧道电子显微镜直到 1982年。他于1986年被任命为IBM院士——这是IBM给本公司工程师、科学家、程序员的最高荣誉。从1986-1988年，罗勒负责领导IBM研究实验室的物理学研究。

罗勒后来接受过日本和西班牙的研究职位，继续专注于对纳米技术的研究。

罗勒身后留下他的妻子，两个女儿和两个外孙女。

[资料来源：www.latimes.com][责任编辑：彦 隐]