Ernst Ruska, Gerd Bining y Heinrich Rohrer (Premio Nobel de Física 1986)
Posted By Carlos Díaz-Guerra Viejo On 25th Octubre 2006 @ 13:07 In Premios Nobel de la Nanotecnología | 4 Comments
[1] El premio Nobel de Física de 1986 supuso un homenaje a las técnicas de microscopía modernas. En efecto, E. Ruska recibió la mitad del mencionado premio por su trabajos en óptica electrónica y el diseño del primer microscopio electrónico. La otra mitad del premio se concedió a Bining y Rohrer por el diseño del microscopio de efecto túnel (Scanning Tunneling Microscope, STM).
Ruska nació en 1905 en Heidelberg y murió en 1988 en Berlín. En 1931 construyó, tras varios estudios teóricos, la primera lente electrónica y en 1933 el primer microscopio de este tipo. En 1937 comenzó a trabajar para la compañía [2] Siemens, que dos años después comercializó el primer microscopio electrónico basándose en sus trabajos. Ruska permaneció en la Siemens hasta 1955, fecha en la que pasó a dirigir el [3] Instituto Fritz Haber, cargo que simultaneó con el de profesor de la Universidad Técnica de Berlín. El microscopio construido por Ruska es de los denominados de transmisión (TEM, Transmission Electron Microscope) y supuso un avance fundamental para el conocimiento de la estructura de la materia. De hecho, el microscopio electrónico está considerado como uno de los inventos más importantes del siglo XX y hoy en día es una herramienta ampliamente utilizada por físicos, químicos, biólogos e ingenieros.
El microscopio túnel (STM) puede considerarse como uno de los hijos del microscopio de Ruska. Bining (nacido en Frankfurt en 1947) y Rohrer (nacido en Saint Gallen en 1933) desarrollaron el STM en 1981 cuando ambos trabajaban en los [4] laboratorios de IBM en Zürich. Aunque cabe atribuir la idea inicial a [5] Russell Young, fueron Bining y Rohrer quienes finalmente superaron el gran número de dificultades experimentales que la construcción y buen funcionamiento del STM conllevaba.
En un STM, una punta metálica afilada se sitúa a una distancia muy pequeña (1-6 Å) sobre la superficie de una muestra conductora. La punta puede desplazarse sobre la superficie y también en dirección perpendicular a la misma utilizando un dispositivo de barrido. Aplicando un pequeño voltaje a la punta o a la muestra, fluye entre ambas una pequeña corriente (corriente túnel). Utilizando esta corriente se pueden obtener imágenes tridimensionales de la superficie con resolución horizontal de hasta 1 Å y vertical de hasta 0.01 Å.
El STM fue el primer miembro de una gran familia, los [6] microscopios de campo próximo (SPM, Scanning Probe Microscopes), que permiten medir otras propiedades (fuerzas eléctricas, magnéticas, intensidad luminosa, etc.) a escala nanométrica. La idea básica consiste en barrer la superficie de la muestra mediante una punta que se mueve a escasa distancia de la misma. La señal detectada, originada por la interacción electrónica, mecánica u óptica entre punta y muestra, se utiliza para formar distintos tipos de imágenes. Además, estos instrumentos permiten manipular en ciertas condiciones la posición de átomos y moléculas sobre la superficie, lo que los ha convertido en verdaderas herramientas para la nanotecnología.
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[1] El premio Nobel de Física de 1986: http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1986/index.html
[2] Siemens: http://www.siemens.es/index.jsp
[3] Instituto Fritz Haber: http://www.fhi-berlin.mpg.de/
[4] laboratorios de IBM: http://www.research.ibm.com/
[5] Russell Young: http://physics.nist.gov/GenInt/STM/young.html
[6] microscopios de campo próximo: http://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_probe_microscopy
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