Gerd Binnig para niños

Datos para niños Gerd Binnig
Gerd Binnig.
Información personal
Nombre de nacimiento	Gerd Karl Binnig
Nacimiento	20 de julio de 1947 Fráncfort del Meno
Nacionalidad	Alemán
Educación
Educado en	Goethe University Frankfurt
Supervisor doctoral	Werner Martienssen Eckhardt Hoenig
Información profesional
Área	Física
Conocido por	microscopio de efecto túnel, microscopio de fuerza atómica
Empleador	IBM
Miembro de	Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos (desde 1987)
Distinciones	Premio Nobel de Física (1986) Elliott Cresson Medal (1987)

Gerd Binnig es un físico alemán muy importante. Nació en Fráncfort del Meno en 1947. En 1986, recibió el Premio Nobel de Física junto con Heinrich Rohrer por inventar el microscopio de efecto túnel.

El microscopio de efecto túnel es una herramienta increíble que nos permite ver y manipular la materia a una escala muy, muy pequeña, ¡hasta el nivel de los átomos! Esto ha ayudado a los científicos a entender mejor cómo funcionan los materiales y la física. Estos microscopios se usan en muchas áreas, como la ciencia de materiales, la química y la física, para estudiar cómo se organizan los átomos en las superficies y para explorar nuevos materiales diminutos. Han sido clave para el desarrollo de la nanotecnología, que es la ciencia de construir cosas a una escala muy pequeña.

¿Quién es Gerd Binnig?

Gerd Binnig supo desde los diez años que quería ser físico. Su familia vivía entre Fráncfort del Meno y Offenbach, por lo que asistió a escuelas en ambas ciudades.

En 1969, se casó con Lore Wagler. Tuvieron una hija que nació en Suiza y un hijo que nació en California. A Gerd Binnig le gusta leer, nadar y jugar al golf.

Binnig estudió física en la Universidad Johann Wolfgang Goethe en Fráncfort. Se graduó en 1973 y continuó sus estudios para obtener un doctorado.

En 1978, aceptó una oferta de la empresa IBM para trabajar en su laboratorio en Zúrich, Suiza. Allí, en 1986, recibió el Premio Nobel de Física junto con su colega Heinrich Rohrer. Lo ganaron por inventar el microscopio de efecto túnel, que permite ver átomos individuales y obtener imágenes muy detalladas de las superficies de los materiales.

Actualmente, Binnig sigue trabajando en el Laboratorio de Investigación de IBM en Zúrich.

La Invención del Microscopio de Efecto Túnel (STM)

En 1978, Gerd Binnig se unió al grupo de investigación de IBM en Zúrich. Allí trabajó con Heinrich Rohrer, Christoph Gerber y Edmund Weibel. Juntos, desarrollaron el microscopio de efecto túnel (STM, por sus siglas en inglés). Este instrumento permite obtener imágenes de las superficies de los materiales a nivel atómico.

El comité del Premio Nobel dijo que la invención del STM "abre campos totalmente nuevos para el estudio de la estructura de la materia". Aunque los principios físicos del STM ya se conocían, Binnig y sus colegas fueron los primeros en superar los grandes desafíos para hacerlo funcionar en la práctica.

El equipo de IBM Zúrich recibió varios premios por su trabajo, como el Premio Alemán de Física y el Premio Rey Faisal. En 1986, Binnig y Rohrer compartieron la mitad del Premio Nobel de Física. La otra mitad del premio fue para Ernst Ruska.

Entre 1985 y 1988, Binnig trabajó en Almaden Valley, California, en IBM. También fue profesor invitado en la Universidad de Stanford.

El Microscopio de Fuerza Atómica (AFM)

En 1985, Binnig inventó otro tipo de microscopio llamado Microscopio de fuerza atómica (AFM, por sus siglas en inglés). Binnig, Christoph Gerber y Calvin Quate trabajaron juntos para crear una versión funcional de este nuevo microscopio. El AFM es especial porque puede ver superficies que no conducen electricidad, algo que el STM no puede hacer fácilmente.

En 1987, Binnig fue nombrado "IBM Fellow", un reconocimiento muy importante en la empresa. Ese mismo año, creó un grupo de física en IBM Múnich, donde se dedicó a estudiar la creatividad y a seguir mejorando la microscopía de fuerza atómica.

Contribuciones a la Tecnología y la Ciencia

En 1994, el profesor Gerd Binnig fundó una empresa llamada Delphi2 Creative Technologies GmbH, que luego cambió su nombre a Definiens GmbH (hoy Definiens AG). Esta empresa, con su software eCognition, tuvo mucho éxito en el análisis de imágenes. Usaba una tecnología especial para analizar imágenes de forma similar a cómo lo hacen el ojo y el cerebro humanos.

Esta tecnología se usó para analizar datos de teledetección (imágenes tomadas desde lejos, como por satélites) y también imágenes médicas. Por ejemplo, ayudó a identificar características importantes en muestras de tejido. En 2014, Definiens fue vendida por 150 millones de dólares.

En 2016, Binnig ganó el Premio Kavli de Nanociencia. También se convirtió en miembro de la Academia Noruega de Ciencias y Letras.

El Centro de Nanotecnología Binnig y Rohrer, un centro de investigación de IBM en Rüschlikon, Zúrich, lleva el nombre de Gerd Binnig y Heinrich Rohrer en su honor.

¿Cómo funciona el Microscopio de Efecto Túnel?

El microscopio de efecto túnel (STM) es un instrumento muy potente que se usa para obtener imágenes de superficies a nivel atómico. El STM cambió por completo el campo de la nanotecnología y la ciencia de superficies, permitiendo a los científicos ver y manipular átomos y moléculas individuales.

El funcionamiento básico del STM se basa en un fenómeno de la física cuántica llamado túnel cuántico. Imagina que los electrones pueden "atravesar" una barrera de energía que, según la física clásica, sería imposible de cruzar. El microscopio tiene una punta de metal muy afilada, hecha de materiales como tungsteno o platino-iridio. Esta punta se acerca muchísimo a la superficie de un material que conduce electricidad, a una distancia casi atómica.

Cuando se aplica un voltaje entre la punta y la superficie, los electrones "saltan" a través del pequeño espacio vacío entre ellos, creando una corriente. Esta corriente es extremadamente sensible a la distancia entre la punta y la superficie. Esto permite al STM crear un "mapa" de la superficie con una precisión atómica.

Para escanear, la punta se mueve sobre la superficie siguiendo un patrón. Un sistema especial ajusta la posición de la punta para mantener la corriente constante. Así, el STM crea un mapa tridimensional de la superficie, mostrando cómo están organizados los átomos e incluso los átomos individuales. La resolución del STM puede ser tan alta que permite ver un solo átomo, lo que lo convierte en una de las técnicas de microscopía más precisas que existen.

Aunque el STM se usa principalmente para materiales que conducen electricidad, se han logrado avances para usarlo en superficies que no conducen, usando métodos especiales. A pesar de sus capacidades asombrosas, el STM necesita condiciones muy específicas, como un vacío muy alto y temperaturas bajas, para funcionar de la mejor manera.

¿Por qué es tan importante el Microscopio de Efecto Túnel?

El desarrollo del Microscopio de Efecto Túnel (STM) por Gerd Binnig fue un avance revolucionario en la ciencia. Aquí te explicamos por qué es tan importante:

• Ver a Escala Atómica: El STM permite a los científicos ver las superficies a una escala atómica. Los microscopios normales no pueden ver cosas más pequeñas que unos 200 nanómetros. El STM, en cambio, puede ver átomos y moléculas individuales, dando información muy detallada sobre cómo están organizados.

• Mapas de Superficies: Además de ver átomos, el STM es excelente para estudiar la forma de las superficies. Puede crear mapas tridimensionales con una resolución de nanómetros, mostrando detalles como pequeños defectos o la rugosidad a nivel atómico. Esto es vital en la ciencia de materiales, donde las propiedades de la superficie son muy importantes.

• Manipular Átomos: Una de las características más innovadoras del STM es que puede mover átomos y moléculas individuales. Al aplicar un voltaje entre la punta del STM y la superficie, los investigadores pueden mover átomos con precisión, reorganizarlos e incluso crear estructuras diminutas átomo por átomo. Esto es fundamental para la nanotecnología.

• Entender Propiedades Electrónicas: El STM no solo es una herramienta visual. También da información sobre cómo se comportan los electrones en los materiales. Al medir la corriente que fluye entre la punta y la superficie, los científicos pueden estudiar las propiedades eléctricas a escala atómica. Esto es crucial para entender materiales como los semiconductores, que son clave en la electrónica.

• Impacto en Muchas Ciencias: El STM ha transformado muchas áreas de la ciencia, como la física, la química, la biología y la ciencia de materiales. Ha permitido descubrimientos en campos que van desde la química de superficies hasta la nanotecnología. Su capacidad para funcionar en diferentes condiciones lo hace muy útil para muchas investigaciones.

• Avances en Nanotecnología: A medida que la nanotecnología ha crecido, el STM ha sido fundamental para estudiar y manipular estructuras a escala nanométrica. Ha sido clave en el desarrollo de dispositivos muy pequeños, sensores y máquinas moleculares, llevando al límite lo que es posible en la miniaturización.

En resumen, el Microscopio de Efecto Túnel no solo nos permite ver el mundo a una escala increíblemente pequeña, sino que también ha impulsado nuestra comprensión fundamental de la materia. Sus contribuciones a la ciencia y la tecnología siguen creciendo a medida que los investigadores lo usan para resolver nuevos desafíos.

Publicaciones Importantes

• Patente CH643397: Aparato de escaneo para análisis de superficies usando el efecto túnel de vacío a temperaturas criogénicas (Gerät zur rasterartigen Oberflächenuntersuchung unter Ausnutzung des Vakuum-Tunneleffekts bei kryogenischen Temperaturen). Registrada el 20 de septiembre de 1979, por IBM. Inventores: Gerd Binnig, Heinrich Rohrer.
• Gerd Binnig, Heinrich Rohrer, C. Gerber y E. Weibel: "Tunneling through a Controllable Vacuum Gap", publicado en Appl. Phys. Lett. 40, 178 (1982).
• Gerd Binnig, Heinrich Rohrer, C. Gerber y E. Weibel: "Surface studies by scanning tunneling microscopy". Publicado en Phys. Rev. Lett. 49/1, páginas 57–61 (1982).

Reconocimientos

• Gran Cruz del Mérito con Placa y Cordón de la Orden del Mérito de la República Federal de Alemania - 1987
• Medalla de la Orden Bávara de Maximiliano para las ciencias y las artes — 1998