>>

Gerd Binnig - Nobelpreisträger von der RKS


"Mama, ich will Physiker werden" – so oder so ähnlich musste der damals zehnjährige Gerd Binnig seinen Berufswunsch geäußert haben und legte so den Grundstein für eine mehr als außergewöhnliche Erfolgsgeschichte.

Seinen Wissensdurst stillte Binnig zunächst am Rudolf-Koch-Gymnasium, wo er schließlich 1966 sein Abitur mit Bravour bestand. Anschließend studierte er an der Goethe-Universität in Frankfurt Physik und promovierte dort 1978. Doch der Höhepunkt seiner Karriere sollte noch kommen: Noch im selben Jahr wurde er wissenschaftlicher Mitarbeiter des IBM-Forschungslabors in Rüschlikon bei Zürich und entwickelte dort gemeinsam mit seinem Schweizer Kollegen Heinrich Rohrer 1982 das „Rastertunnelmikroskop", später, im Jahr 1986 noch das "Rasterkraftmikroskop". 1986 erhielten Binnig und Rohrer gemeinsam mit dem deutschen Elektroingenieur Ernst Ruska den Nobelpreis für Physik. Diese Ehrung war sicherlich der Höhepunkt seiner Karriere, doch Gerd Binnig ruhte sich nicht auf seinen Lorbeeren aus. Nach einigen Forschungsaufenthalten in den USA unterrichtete er von 1987 bis 1995 als Professor an der Ludwig-Maximilians Universität in München. 1996 folgte ein weiterer Abschnitt im IBM-Forschungslabor in Rüschlikon/Schweiz.

1997 stellte Binnig sein erstes Buch "Aus Dem Nichts – über die Kreativität von Natur und Mensch" vor. In diesem Buch erklärt Gerd Binnig seine von ihm selbst entwickelte Evolutionstheorie. Er versteht Evolution als kreativen Prozess. Sein Buch ist in erster Linie ein Buch über Kreativität, in dem er einerseits kreative Mechanismen in der Natur und in der Geschichte der Evolution aufzeigt und andererseits versteht er sein Buch selbst als einen kreativen Prozess, an dem der Leser unmittelbar teilnimmt. 1994 gründete Gerd Binnig die Definiens AG in München, ein Software-Unternehmen, das sich besonders auf die Bild- und Datenanalyse im biomedizinischen Bereich spezialisiert hat. Binnig ist bis heute bei Definiens als Forschungsvorstand tätig.

Die Rudolf-Koch-Schule ist bemüht, weiterhin Schüler und Talente wie Gerd Binnig zu fördern und ihnen so viel wie möglich für den späteren Lebensweg zu vermitteln.

Das Rastertunnelmikroskop:

„Die Rastertunnelmikroskopie (…) gehört zu den Techniken der Rastersondenmethoden (…), die sich nur in der Zusammensetzung der Sonde und deren Wechselwirkung mit einer zu untersuchenden Oberfläche unterscheiden. Im RTM ist die Sonde eine elektrisch leitende Nadel, meistens Spitze genannt. Der wechselwirkende Prozess ist der des quantenmechanischen Tunneleffekts. Bei einer angelegten Spannung zwischen einer Spitze und einer Oberfläche führt dies zu einem statisch messbaren Tunnelstrom.

Das Rastertunnelmikroskop bezeichnet den dazugehörigen experimentellen Aufbau, in dem die Spitze zeilenweise über eine Oberfläche gerastert wird und der Tunnelstrom die zentrale Messgröße ist. Die Ortskoordinaten (x, y) des Rasterfeldes sind ungeregelte Größen während der Tunnelstrom I abhängig ist von der z-Position und der angelegten Spannung U und meistens über eine Regelschleife miteinander verbunden ist. Die Abhängigkeit voneinander bildet dabei verschiedene physikalische Eigenschaften der Oberfläche ab. I(U) bei konstantem z wird Tunnelspektroskopie genannt und I(z) bei U = const gibt Zugang zur Austrittsarbeit. Das Auftragen der Ortsabhängigkeit verschiedener Größen wird i. A. abbilden genannt. Dabei wird eine sehr hohe Auflösung bis zur atomaren Skala erzielt, da der dem RTM zu Grunde liegende Tunneleffekt sensitiv auf Änderungen im Sub-Angström-Bereich ist. Die Ortsabhängigkeit des Tunnelstroms spiegelt die Konvolution der realen Topographie mit elektronischen Eigenschaften wider. Eine dreidimensionale Auftragung suggeriert dabei einen pseudomäßigen Blick auf die Oberflächentopographie bildet aber exakter weise die Höhentopologie konstanter Elektronendichte ab.

Die Rastertunnelmikroskopie ist wie die optische Mikroskopie oder die Rasterelektronenmikroskopie eine im Realraum abbildende Technik, die sich nur in der Reichweite der dabei ausgenutzten physikalischen Prozesse unterscheidet. Daher eignet sich die Rastertunnelmikroskopie insbesondere um atomare Prozesse der Oberflächenphysik und der Oberflächenchemie (Nobelpreis für Chemie 2007, Gerhard Ertl) zugänglich zu machen.

(…)

Bei der rastertunnelmikroskopischen Messung wird eine elektrisch leitende Spitze (auch Nadel) systematisch (in einem Raster) über das ebenfalls leitende Untersuchungsobjekt gefahren. Die Spitze und die Objektoberfläche sind dabei nicht in elektrischem Kontakt, und wegen des isolierenden Mediums dazwischen (Luft oder Vakuum) findet bei makroskopischem Abstand kein kontinuierlicher Stromfluss statt. Nähert man jedoch die Spitze der Oberfläche auf atomare Größenordnungen (Nanometer) an, so überlagern sich die quantenmechanischen Zustände der Elektronen (Orbitale) von Oberfläche und Spitze, so dass mit einer Wahrscheinlichkeit größer Null ein Austausch von Elektronen auftritt (Tunneleffekt), was bei Anlegen einer kleinen Spannung zu einem Tunnelstrom führt. Dieser Tunnelstrom ist sehr empfindlich auf kleinste Abstandsänderungen, da die Intensität negativ exponentiell mit dem Abstand skaliert. Beim Abrastern der Probenoberfläche wird die Höhe der Spitze mittels einer Feinmechanik (Piezoelemente) so geregelt, dass der Tunnelstrom entlang der Bewegung konstant bleibt. Damit fährt die Spitze ein „Höhenprofil“ der Oberfläche nach, wobei das Höhen-Regelsignal zur Darstellung der Probenoberfläche benutzt wird. Die Rastertunnelmikroskopie ist ein indirektes Abbildungsverfahren, da das Gesamtbild einer Messung aus den an jedem Rasterpunkt gemessenen und in Graustufen umgerechneten Werten des Höhen-Regelsignals zusammengesetzt wird.“

Quelle: Wikipedia