格尔德·宾宁(Gerd Binnig)是一位德国物理学家,他因发明了扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope, STM)而享誉全球。1986年,他与他的同事海因里希·罗雷尔(Heinrich Rohrer)共同获得了诺贝尔物理学奖,以表彰他们对表面物理研究的重大贡献以及成功开发出扫描隧道显微镜,这项技术使得人类能够首次实现原子级分辨率的物质表面观测,极大地推动了纳米科学和材料科学的发展。
1947年,格尔德·宾宁出生在法兰克福,他回忆说:“我的童年受到刚刚结束的第二次世界大战的影响,我们在被炸毁的房屋废墟中玩耍,却因为年纪太小无法意识到更多。”
宾宁居住在法兰克福和附近的奥芬巴赫,并在这两座城市上学,1966年宾宁从奥芬巴赫的中学毕业,1973年又在法兰克福大学获得硕士学位,1978年同样在法兰克福大学完成论文《Tunnelspektroskopie an supraleitendem (SN)x》(超导材料(SN)x的隧道光谱学)并获得博士学位。当年,他加入了IBM公司的苏黎世研究实验室的物理研究组,这是宾宁一生中的一个重要决定,他在IBM公司认识了瑞士物理学家海因里希·罗雷尔。
1981年,宾宁和海因里希·罗雷尔一起在IBM公司在苏黎世研究实验室研发出扫描隧道显微镜,使用这种显微镜技术,可以通过在金属或半导体表面上仅几个原子直径的高度进行针尖扫描,对表面上的单个原子进行成像。为此他于1983年作为德国最优秀的青年物理学家,被授予奥托·克隆奖(Otto-Klung-Preis)。并且在1986年,格尔德·宾宁和海因里希·罗雷尔因发明了扫描隧道显微镜,而与恩斯特·鲁斯卡(电子显微镜的发明者)共同获得诺贝尔物理学奖。
1985年至1986年宾宁被派往IBM公司在美国加利福尼亚州圣荷西的阿尔玛登研究中心,1987年至1988年任附近斯坦福大学的访问教授。1986年,宾宁、IBM公司苏黎世研究实验室的克里斯托夫·格贝尔(Christoph Gerber)和斯坦福大学的Calvin Quate一起发明了原子力显微镜。
1994年,宾宁组建了Delphi2 Creative Technologies GmbH公司,后改名Definiens GmbH有限责任公司,现在是Definiens AG股份公司,总部位于慕尼黑,该公司旗下Definiens Imaging GmbH公司开发的影像分析软件eCognition在面对对象的图像分类领域获得了成功。
扫描隧道显微镜的发明
格尔德·宾宁与海因里希·罗雷尔共同发明了扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope, STM)。这一突破性的发明首次允许科学家观察和分析物质表面单个原子的结构,开创了纳米技术的新纪元。由于这项杰出成就,他们两人共同荣获了1986年的诺贝尔物理学奖。
原子力显微镜的发展
除了STM外,宾宁还参与了原子力显微镜(Atomic Force Microscope, AFM)的研发工作,这是一种能够在大气环境下实现原子尺度分辨率的显微镜技术,极大地扩展了对各种材料表面微观结构的研究范围。
科研生涯
宾宁在IBM苏黎世研究实验室度过了他的大部分职业生涯,并在那里领导了一支团队,进行了一系列关于表面科学和纳米技术的基础性研究。
教育与影响
作为一位杰出的科学家和教育者,宾宁通过他的研究成果、指导学生以及在全球科学界的广泛交流,对物理学和纳米科技领域产生了深远的影响。
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