Heinrich Rohrer, Gerd Binnig ile birlikte taramalı tünelleme mikroskobunu (STM) icat ederek tek atomların üç boyutlu olarak gözlemlenmesine izin veren optik olmayan bir aletin keşfine öncülük etti.
Heinrich Rohrer 1986 Nobel Fizik Ödülü’nün yarısını kazandı. İsveç Kraliyet Bilimler Akademisi, elektron mikroskobunu icat ettiği için Ernst Ruska’ya diğer yarısını verdi. Binnig ve Rohrer’in STM’si sadece 5 yaşındayken Nobel Ödülü kazanması, keşfin önemini ve bilim camiasındaki çığır açan etkisini gösterir.
Heinrich Rohrer, 6 Haziran 1933’te Hans Heinrich Rohrer ve Katharina Ganpenbein Rohrer’ın oğlu olarak doğdu. İlk yıllarını İsviçre’de geçirdi, ancak ailesiyle birlikte Zürih’e taşındı. 1951’de İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü’nde fizik alanında eğitim görmeye başladı ve Wolfgang Pauli ve Paul Scherrer gibi önde gelen bilim adamlarından birçok şey öğrendi. 1955’te bir lisans derecesi ve daha sonra bir doktora derecesi aldı.
ETH’de araştırma asistanlığı yaptıktan sonra 1961’de Amerika Birleşik Devletleri’ne süperiletkenlik üzerine doktora sonrası araştırma yapmak üzere gitti. Aynı zamanda, yeni evlendiği Rose-Marie Eggar ile balayı yapma fırsatını da buldu.
1963 yılında Rohrer, IBM Araştırma Laboratuvarı’nda çalışmak için ülkesine geri döndü. Burada, ilgi alanları antiferromanyetizma, kritik fenomenler, nükleer manyetik rezonans ve yüzey fiziği gibi konuları içeriyordu. Yüzey fiziği üzerine odaklanması, sonunda onu genç bir bilim adamı olan Gerd Binnig ile birlikte taramalı tünelleme mikroskobunu geliştirmeye yönlendirdi. İkili, metaller üzerinde biriken oksit tabakalarının yüzey kusurlarını araştırırken, aradıkları gözlemi yapmak için uygun bir araç bulamadılar.
Elektron mikroskobu, Ruska tarafından icat edilmişti ve numuneler içindeki atomik organizasyonun incelenmesine izin veriyordu, ancak Rohrer ve Binnig’in ilgilendiği bireysel yüzey atomları değildi. Bu nedenle, IBM araştırmacıları, ihtiyaç duydukları cihazı kendileri yapmaya karar verdiler.
Başlangıçta, Rohrer ve Binnig, bir spektroskopik sonda tasarlamayı planladılar. Ancak proje, taramalı tünelleme mikroskobunun keşfine dönüştü. STM, elektron tünellemesi prensibine dayanmaktadır. Elektronların özellikleri, bir malzemenin yüzeyinden yayıldıklarında bulutlar halinde yayılmalarına neden olur ve iki yüzey birbirine çok yakın yerleştirildiğinde, elektron bulutları üst üste biner.
Üst üste binen bulutlardaki elektronlar ileri geri “tünel” açabilirler. Bu keşif, nanoteknoloji ve malzeme biliminde devrim yarattı ve STM, atomik ölçekte nesnelerin görüntülenmesine izin veren önemli bir araç haline geldi.
STM, bir numunenin yüzeyini çok ince bir uçlu prob ile yavaşça tarayarak, elektronların prob ucu ile yüzey arasında tünel açmasına izin vererek çalışır. Bu işlem, ölçülebilir bir akım oluşturur. Geri besleme mekanizması, prob ucu ile numune yüzeyi arasındaki mesafe gibi akımın sabit bir seviyede tutulması için prob ucunun tutulduğu yükseklikte ayarlamalar yapar. Tüm dikey değişimler kaydedilir ve daha sonra bir bilgisayar, bu bilgiyi kullanarak atomik ölçekte yüzeyin üç boyutlu bir görüntüsünü oluşturur.
Yaklaşık iki yıl boyunca STM üzerinde çalıştıktan sonra, Rohrer ve Binnig icadlarını duyurmaya hazırdılar. IBM’deki bir 1981 şirket içi raporu, mikroskobun ilk tartışmasını içeriyordu. İkili, cihazın daha iyi sonuçlar vermesi için ince ayarlamalara devam etti. STM’nin icadındaki rolü, Rohrer’e Nobel Ödülü, Alman Fizik Ödülü, Otto Klung Ödülü, Hewlett Packard Eurofizik Ödülü, Kral Faysal Ödülü, Cresson Madalyası ve ABD Ulusal Mucitler Salonuna kabul edilme gibi birçok ödül kazandırdı.
Rohrer, IBM’deki kariyeri boyunca istikrarlı bir yükseliş kaydetti. 1970’lerin ortalarında, California Üniversitesi Santa Barbara’ya misafir öğretim üyesi olarak bir yıl seyahat etti. IBM, sonunda Rohrer’i fizik laboratuvarının başına terfi ettirdi ve bir IBM Fellow olarak atadı. 1997’de emekli olduktan sonra Rohrer, bilimsel araştırmalarına devam etmek için çeşitli araştırma görevlerini kabul etti ve daha sonraki çalışmaları, nanoteknolojinin gelişiminde kilit rol oynayan STM’nin icadıyla bağlantılıydı.