Rohrer, Heinrich (1933-2013).
Físico suizo, nacido en Buchs, en el cantón de Glaris, Suiza, el 6 de junio de 1933 y fallecido en Wollerau, Suiza, el 16 de mayo de 2013. Fue galardonado con el Premio Nobel de Física -que compartió con los alemanes Ernst Ruska (1906-1988) y Gerd Karl Binning (1947- )- en 1986, "por el diseño del microscopio electrónico de efecto túnel".
Tuvo una infancia feliz en su localidad natal, un enclave rural en el que compaginó sus juegos con la observación atenta de las actividades agrícolas y ganaderas que le rodeaban. Al cumplir los dieciséis años de edad, se trasladó con su familia a Zürich, donde las formas de vida a las que estaba habituado cambiaron de forma tajante.
Acostumbrado al entorno natural y a las actividades agropecuarias que había conocido en su niñez y adolescencia, se interesó en un principio por el estudio de las Ciencias Naturales, además de mostrar una especial capacidad para el aprendizaje de idiomas (entre ellos, las lenguas clásicas). Sin embargo, a raíz de su ingreso, en 1951, en el Instituto de Tecnología Federal Suizo (ETH), decidió que su formación académica superior y, a ser posible, el resto de su vida profesional habrían de orientarse decisivamente hacia el campo de la Física.
En esta determinación influyeron notablemente algunos excelentes profesores que el joven Rohrer halló en dicho centro de estudios, como Wolfgang Ernst Pauli (1900-1958), Paul Scherrere (1890-1969) y G. Busch. Alentado por estos y otros maestros, obtuvo pronto su título de licenciado en Ciencias Físicas y emprendió, en 1955, su tesis doctoral, centrada en la medición de las longitudes de onda en los superconductores.
Ya con el título de doctor en su brillante expediente académico, Heinrich Rohrer realizó un valioso trabajo postdoctoral en el mismo centro de estudios donde se había licenciado y doctoral (el Swiss Federal Institute), y a continuación, dispuesto siempre a ampliar sus conocimientos científicos, marchó a los Estados Unidos de América y emprendió una nueva investigación postdoctoral en la Universidad de Rutgers (Nueva Jersey).
A su regreso a Europa, se incorporó, en calidad de investigador, al Research Laboratory de la empresa IBM, emplazado en Rüschlikon (Zürich), donde, entre otros muchos trabajos, estudió a fondo los materiales Kondo y los elementos magnéticos. Allí empezó a colaborar estrechamente con Gerd Karl Binning, en un ambicioso proyecto cuyo objetivo final era la fabricación del primer microscopio electrónico de efecto túnel (instrumento que habría de resultar fundamental para el conocimiento de la estructura de las superficies, ya que permite apreciar cualquier detalle en un plano subatómico).
Tras la fabricación de tan valioso instrumento de investigación, el trabajo de Rohrer y Binning fue reconocido por la comunidad científica internacional con la entrega del Premio Nobel; ambos físicos compartieron este preciado galardón con su colega Ernst Ruska, que en 1932 había construido el primer microscopio electrónico.
Casado desde 1962 con Rose-Marie-Marie Egger, el brillante físico suizo siempre reconoció que, sin el apoyo incondicional de su esposa, jamás habría alcanzado los éxitos que le hicieron merecedor del Nobel.
En 1984, Rohrer se sumó al equipo de investigadores que trabajaba en el proyecto de construcción del denominado Microscopio de Fuerza Atómica; de esta fructífera aventura científica surgió una gran diversidad de instrumentos novedosos que permitieron ampliar la obtención de imágenes de resolución casi atómica a muchas otras fuerzas bien conocidas por la Física tradicional, como la fricción y el magnetismo.
Después de la obtención del Nobel, Heinrich Rohrer continuó desarrollando su valioso trabajo en los laboratorios de la IBM en Zürich, donde alcanzó el cargo de director del Departamento de Física. Realizó, a partir de entonces, brillantes trabajos de investigación sobre los materiales antiferromagnéticos, al tiempo que en dicho centro y en otras delegaciones de la IBM se seguían realizando, siempre bajo la supervisión del científico suizo, importantes labores de investigación en el campo de la nanotecnología y de la microscopía electrónica. Finalmente, en 1997 Rohrer dejó la compañía IBM y se jubiló de cualquier actividad investigadora para retirarse a su hogar y consagrarse de lleno a su familia.
El microscopio electrónico de efecto túnel
La Física contemporánea -así como otras disciplinas científicas- había dado un paso de gigante en 1932, tras la construcción, por parte del ya citado Ernst Ruska, del primer microscopio electrónico. Cierto era que con este instrumento se podían detectar imágenes ampliadas en millones de aumentos; pero no lo era menos que, aún así, quedaba fuera de su alcance el enigmático universo de los átomos y las partículas subatómicas.
Rohrer y Binning, conscientes de esta carencia, se propusieron fabricar un instrumento que permitiera ver los átomos, lo que implicaba necesariamente trabajar con longitudes de onda mucho más reducidas que las tradicionalmente atribuidas al electrón -es decir, las establecidas por la denominada teoría de la dualidad onda/partícula, de Louis de Broglie (1875-1960).
Teniendo en cuenta el llamado efecto túnel (una predicción de la Mecánica cuántica, según la cual existen ciertos electrones capaces de atravesar barreras de potencial estrechas, en forma de pared, como si se desplazasen a través de un túnel), Rohrer y Binning acordaron que sólo podría darse este fenómeno cuando el electrón capaz de protagonizarlo poseyera la energía suficiente para pasar por encima de dicha "pared". Y crearon, así, el microscopio de efecto túnel, un sofisticado instrumento de laboratorio constituido por dos electrodos entre los que se aplica una tensión eléctrica: uno de estos electrodos es una punta móvil y finísima, compuesta a veces de un sólo átomo; el otro electrodo está formado por la superficie que se desea analizar.
El funcionamiento de este microscopio se consigue al provocar el desplazamiento de la punta móvil a lo largo de la superficie estudiada, a una gran proximidad (generalmente, a un nanómetro de distancia, es decir, a la millonésima parte de un milímetro), pero sin llegar a tocarla; en el curso de este desplazamiento, algunos electrones pasan al otro lado por mor del efecto túnel, lo que genera una corriente eléctrica que, a pesar de su extrema debilidad, puede llegar a medirse, y cuya intensidad varía en función de la distancia existente entre uno y otro polo.
Durante el funcionamiento del microscopio de efecto túnel, el desplazamiento del electrodo conformado por la punta móvil va describiendo una especie de barrido sobre la superficie analizada, barrido del que se obtiene una trama de líneas que acaba conformando la imagen de la forma de dicha superficie. Así es como, por medio de este maravilloso instrumento de precisión inventado por Binning y Rohrer, es posible "ver" el aspecto formal de la superficie de los átomos, y llegar a establecer entre ellos una serie de rasgos y distinciones que, a la postre, permiten determinar a qué elemento pertenecen.
El microscopio de efecto túnel permite alcanzar resoluciones horizontales de dos angstroms (o, lo que es lo mismo, dos diezmillonésimas de milímetro), y verticales de unas centésimas de angstrom, siempre que la punta trabaje en vacío. Recientemente, un equipo de investigadores españoles (de la Universidad Autónoma de Madrid) demostró que también puede utilizarse a la presión atmosférica, si bien se obtienen imágenes de menor resolución (un angstrom verticalmente, y diez en sentido horizontal).
Otras aplicaciones del microscopio de efecto túnel permiten dirigir, átomo a átomo, la manipulación de semiconductores y de otros materiales empleados en la fabricación de circuitos integrados para las computadoras.
