Wer hat das Rastertunnelmikroskop erfunden?

Das Rastertunnelmikroskop oder STM wird sowohl in der Industrie als auch in der Grundlagenforschung häufig eingesetzt, um atomare Bilder von Metalloberflächen zu erhalten. Es liefert ein dreidimensionales Oberflächenprofil und nützliche Informationen zur Charakterisierung der Oberflächenrauheit, zur Beobachtung von Oberflächendefekten und zur Bestimmung der Größe und Konformation von Molekülen und Aggregaten. 

Gerd Binnig und Heinrich Rohrer sind die Erfinder des Rastertunnelmikroskops (STM). Das 1981 erfundene Gerät lieferte die ersten Bilder einzelner Atome auf Materialoberflächen.

Gerd Binning und Heinrich Rohrer

Binnig erhielt 1986 zusammen mit seinem Kollegen Rohrer den Nobelpreis für Physik für seine Arbeiten in der Rastertunnelmikroskopie. Dr. Binnig wurde 1947 in Frankfurt am Main geboren und besuchte J.W. Goethe-Universität in Frankfurt und promovierte 1973 mit einem Bachelor sowie 1978 fünf Jahre später.

Im selben Jahr schloss er sich einer Physik-Forschungsgruppe am IBM-Forschungslabor in Zürich an. Dr. Binnig war von 1985 bis 1986 im Almaden Research Center von IBM in San Jose, Kalifornien, tätig und war von 1987 bis 1988 Gastprofessor an der nahe gelegenen Stanford University. Er wurde 1987 zum IBM Fellow ernannt und ist weiterhin wissenschaftlicher Mitarbeiter an der IBM in Zürich Forschungslabor. 

Der 1933 in Buchs, Schweiz, geborene Dr. Rohrer wurde an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich ausgebildet, wo er 1955 seinen Bachelor und 1960 seine Promotion abschloss. Nach seiner Promotion an der Eidgenössischen Hochschule und bei Rutgers An der Universität in den USA hat sich Dr. Rohrer dem neu gegründeten Zurich Research Laboratory von IBM angeschlossen, um unter anderem Kondo-Materialien und Antiferromagnete zu untersuchen. Anschließend widmete er sich der Rastertunnelmikroskopie. Dr. Rohrer wurde 1986 zum IBM Fellow ernannt und war von 1986 bis 1988 Leiter der Abteilung Physikalische Wissenschaften am Zürcher Forschungslabor. Er trat im Juli 1997 von IBM zurück und verstarb am 16. Mai 2013.

Binnig und Rohrer wurden für die Entwicklung der leistungsstarken Mikroskopietechnik ausgezeichnet, die ein Bild einzelner Atome auf einer Metall- oder Halbleiteroberfläche erzeugt, indem die Nadelspitze in einer Höhe von nur wenigen Atomdurchmessern über die Oberfläche gescannt wird. Sie teilten den Preis mit dem deutschen Wissenschaftler Ernst Ruska, dem Designer des ersten Elektronenmikroskops. Bei mehreren Scanmikroskopen wird die für das STM entwickelte Scan-Technologie verwendet.

Russell Young und der Topografiner

Ein ähnliches Mikroskop namens Topografiner wurde von Russell Young und seinen Kollegen zwischen 1965 und 1971 im National Bureau of Standards erfunden, das derzeit als National Institute of Standards and Technology bekannt ist. Dieses Mikroskop arbeitet nach dem Prinzip, dass der linke und der rechte Piezotreiber die Spitze über und leicht über der Probenoberfläche abtasten. Der mittlere Piezo wird durch ein Servosystem gesteuert, um eine konstante Spannung aufrechtzuerhalten, was zu einem gleichmäßigen vertikalen Abstand zwischen der Spitze und der Oberfläche führt. Ein Elektronenvervielfacher erfasst den winzigen Anteil des Tunnelstroms, der von der Probenoberfläche gestreut wird.