Prix Nobel de physique 1986, le physicien suisse Heinrich Rohrer (1933-2013), mort le 16 mai 2013, était l’un des pères du microscope à effet tunnel qui, en permettant de construire les images des atomes, a ouvert la voie à la nanoscience
Pionnier dans le domaine des nanotechnologies, les travaux du physicien suisse Heinrich Rohrer résonnent encore aujourd’hui dans des domaines technologiques variés. Sa participation à la conception et à la construction du microscope à effet tunnel, un instrument si sensible qu’il distingue les atomes individuels, lui a valu une part du prix Nobel de physique en 1986. Bien qu’il ait reçu une renommée internationale pour sa carrière en physique, qu’il s’est aventuré dans le domaine scientifique. En tant que jeune garçon, il était plus enclin aux langues classiques et ce n’est qu’à l’université qu’il a reconnu sa vocation de physicien. Après avoir terminé ses études, il a passé la majeure partie de sa carrière chez IBM en raison de sa flexibilité et y a mené la plupart de ses recherches. Il s’est également intéressé à la supraconductivité, aux phénomènes multi critiques et à la nanotechnologie. Il pensait que le monde devait être prêt à exploiter les nouvelles possibilités offertes par les nanotechnologies. 
Homme sympathique avec une personnalité pleine d’esprit, c’était un physicien modèle qui était non seulement intelligent mais aussi gentil. C’était un père de famille qui aimait passer du temps de qualité avec sa femme et ses enfants. Même après sa retraite, il a continué à accepter des invitations pour des projets de recherche dans diverses universités à travers le monde. 
Les nombreux honneurs et récompenses qu’il a reçus au cours de sa vie sont un petit témoignage d’un homme qui a révolutionné le monde de la science. il a continué à accepter des invitations pour des projets de recherche dans diverses universités à travers le monde. Les nombreux honneurs et récompenses qu’il a reçus au cours de sa vie sont un petit témoignage d’un homme qui a révolutionné le monde de la science il a continué à accepter des invitations pour des projets de recherche dans diverses universités à travers le monde. Les nombreux honneurs et récompenses qu’il a reçus au cours de sa vie sont un petit témoignage d’un homme qui a révolutionné le monde de la science.
Enfance et petite enfance
Heinrich Rohrer est né une demi-heure plus tard que sa sœur jumelle le 6 juin 1933 à Buchs, Saint-Gall, Suisse. Il était le troisième des trois enfants nés de Katharina Gantenbein et Hans Heinrich Rohrer.
Son enfance a été relativement normale avec un mélange de jeux, de travaux agricoles et d’école pour le tenir occupé. Lorsque la famille a déménagé dans la ville de Zürich en 1949, c’était un changement de mode de vie de la campagne à la ville.
Étant exposé à la vie à la campagne, il était porté vers les langues classiques et les sciences naturelles. En 1951, il s’inscrit à l’Ecole Polytechnique Fédérale Suisse (EPF) et commence à privilégier la Physique. À l’ETH, il a été enseigné par les professeurs notables G. Busch, Wolfgang Pauli et Paul Scherrer. Il a obtenu son baccalauréat en 1955.
Quatre ans plus tard, en 1955, il a commencé à travailler sur son doctorat en physique expérimentale. Il a été chargé de mesurer les changements de longueur des supraconducteurs à la transition supraconductrice induite par le champ magnétique. Il a mené ses recherches après minuit car les transducteurs mécaniques étaient sensibles aux vibrations. En 1960, il a obtenu son doctorat. Carrière
Heinrich Rohrer a pris un congé sabbatique de ses études pour effectuer son service militaire (formation de base) dans l’infanterie de montagne suisse.
Une lune de miel aux États-Unis a attisé ses intérêts et il a passé deux années après l’obtention de son diplôme à travailler sur la conductivité thermique des supraconducteurs de type II et des métaux. Sous la supervision du professeur Bernie Serin, il a travaillé sur cette recherche à la « Rutgers University », New Jersey.
En 1963, après son retour des États-Unis, le professeur Ambros Speiser, directeur du laboratoire de recherche IBM à Rüschlikon, en Suisse, lui offre l’opportunité de travailler comme assistant de recherche. Il a accepté les encouragements du professeur Bruno Lüthi et a rejoint l’entreprise en décembre.
Chez IBM, il a principalement travaillé sur les systèmes Kondo avec magnétorésistance dans des champs magnétiques pulsés pendant deux ans et a ensuite déplacé son intérêt vers les diagrammes de phase magnétiques. Cela a conduit à son entrée dans le domaine des phénomènes critiques. Il a été encouragé par K. Alex Müller à se concentrer sur le comportement bicritique et tétra critique et enfin sur le problème du champ aléatoire.
En 1974 et 1975, il passe son temps à l’Université de Californie à Santa Barbara. Il a travaillé avec le professeur Vince Jaccarino et le Dr Alan King et a étudié la «résonance magnétique nucléaire».
Son intérêt pour les structures atomiques complexes des matériaux de surface l’a amené avec Gerd Binnig en 1978. Frustrés par les limites des outils disponibles, ils ont décidé de développer une sonde spectroscopique qui a conduit à la conception du « microscope à effet tunnel ». Ils déposent leur brevet en 1979.
Lui et Binnig ont testé leur appareil en 1981 et ont continué à ajouter des améliorations. En 1986, lui et Binnig ont partagé la moitié du prix du prix Nobel de physique pour leur développement du microscope à effet tunnel. Cette invention a ouvert de nouvelles portes à la nanotechnologie.
En 1986, il a été nommé IBM Fellow et a dirigé le département des sciences physiques du laboratoire de recherche de Zurich jusqu’en 1988.
Rohrer a consacré toute sa carrière au laboratoire de recherche IBM en raison de la liberté donnée pour poursuivre ses intérêts et de la coopération intellectuelle qu’il a reçue. Il a pris sa retraite d’IBM en 1997.
Après sa retraite, il a accepté des postes de recherche au « Consejo Superior de Investigaciones Científicas » à Madrid, en Espagne, et à « Riken University » et « Tohoku University » au Japon.
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Grands travaux
Heinrich Rohrer était l’un des principaux concepteurs du microscope à effet tunnel (STM). C’était une invention qui permettait d’imager des surfaces au niveau atomique. De nombreuses applications pratiques du STM incluent une meilleure lithographie, la disposition atomique des métaux qui peuvent ensuite être utilisés comme nano dispositifs, la rotation de liaisons individuelles au sein de molécules uniques, et bien d’autres.
Il est l’auteur de « Das Rastertunnelmikroskop » (Le microscope à effet tunnel) avec Gerd Binnig, en 1987.
Récompenses et réalisations : Heinrich Rohrer a reçu un certain nombre de prix, dont beaucoup ont été partagés avec son collègue et chercheur Gerd Binnig. En 1984, il a reçu le prix EPS Europhysics et le prix King Faisal.
Avec Gerd Binnig et Ernst Ruska, il a reçu le prix Nobel de physique en 1986 pour leur conception du microscope à effet tunnel. Ernst Ruska a reçu la moitié du prix et l’autre moitié a été partagée par Binnig et lui-même.
En 1994, il a été intronisé au « National Inventors Hall of Frame ». Il est l’un des 532 intronisés à recevoir cet honneur.
La voie à la nanoscience et aux nanotechnologies
Le physicien suisse Heinrich Rohrer est mort le 16 mai 2013 dans son pays natal quelques semaines avant son 80ème anniversaire. Ce prix Nobel de physique 1986 est l’un des pères d’un instrument qui a ouvert la voie à la nanoscience et aux nanotechnologies, le microscope à effet tunnel (STM en anglais pour Scanning tunnelling microscope).
L’appareil développé au début des années 1980 avec Gerd Binnig, également récipiendaire du Nobel, dans les laboratoires de recherche de l’entreprise IBM à Zürich permet de » voir » les atomes et les molécules, ces objets de quelques milliardièmes de mètre de large seulement, c’est-à-dire de construire leurs images.
Faire tourner des molécules
Il permet également de les manipuler, comme un autre chercheur d’IBM, Don Eigler, le montrera en 1989 en écrivant le logo de son employeur avec 35 atomes de Xenon déplacés sur une surface. Depuis, le STM ne cesse d’être utilisé pour bouger des atomes, faire tourner des molécules, mesurer les courants électriques qui les parcourent… Des chercheurs ont même démontré qu’il est possible de voir le nuage d’électrons autour du noyau des atomes. L’instrument est aussi beaucoup utilisé pour simplement réaliser des images de surfaces à l’échelle du nanomètre.
Le 17 mai 2011, lors de l’inauguration d’un centre d’IBM dédiés aux nanosciences près de Zürich et portant leurs noms, Gerd Binnig en présence de son collègue avait rappelé : « On avait vu quelque chose, les atomes, que personne n’avait jamais vu. Je n’oublierai jamais ça ! ». Ce à quoi Heinrich Rohrer avait répliqué : « Tout est possible, sauf si on peut prouver que c’est impossible ».
Lors de leur conférence de réception du prix Nobel, les deux chercheurs avaient d’ailleurs rappelé qu’un premier article sur le STM avait été refusé. « La motivation initiale était de résoudre un problème technique. La miniaturisation de l‘électronique obligeait à avoir des échantillons de très bonne qualité. Et pour cela il fallait voir ces échantillons », avait commenté en mai 2011, Heinrich Rohrer.
Toute sa carrière chez IBM
Contrairement aux microscopes optiques, le STM n’utilise pas la lumière. Il n’utilise pas non plus le fait que les électrons sont aussi des ondes, comme dans les microscopes électroniques à balayage, inventés par Ernst Ruska (1906-1988), qui fut récompensé la même année que Rohrer et Binnig par le Nobel.
Le fonctionnement repose sur un effet quantique particulier appelé » effet tunnel « , qui permet aux particules de franchir des obstacles a priori interdits. Ainsi lorsqu’une pointe métallique très fine se rapproche à quelques nanomètres d’une surface, des électrons de la pointe ou de la surface vont pouvoir traverser l’espace vide entre les deux matériaux. En mesurant ou appliquant des tensions électriques, il est alors possible de contrôler ces courants électriques soit pour agir sur les molécules, soit pour créer des images de la surface.
Heinrich Rohrer, spécialiste de la physique du solide, qui eut comme professeur Wolfgang Pauli au fameux Institut fédéral de Technologie de Zürich, a fait toute sa carrière chez IBM, dirigeant même son département de physique entre 1986 et 1988. Son collègue, plus jeune, sera aussi l’inventeur d’un autre instrument, le microscope à force atomique, qui permet lui aussi de sonder la matière à des échelles très petites.
DATES
6 juin 1933 Naissance à Buchs (Suisse)
1963 Entrée chez IBM à Zürich
1981 Invention du Microscope à effet tunnel
1986 Prix Nobel de physique
16 mai 2013 Mort à Wollerau, Suisse
Heinrich Rohrer (1933-2013)
Physicien suisse qui, avec Gerd Binnig, a reçu la moitié du prix Nobel de physique 1986 pour leur invention conjointe du microscope à effet tunnel. (Ernst Ruska a reçu l’autre moitié du prix.) Le microscope électronique de Ruska des années 1930 était incapable de montrer la structure de surface au niveau atomique. Rohrer et Binnig ont commencé à travailler en 1978 sur un microscope à effet tunnel dans lequel une fine sonde passe à quelques angströms de la surface de l’échantillon. Une tension positive sur la sonde permet aux électrons de passer de l’échantillon à la sonde par effet tunnel, et le courant détecté peut être utilisé pour maintenir la sonde à une distance constante de la surface. Comme la sonde se déplace en lignes parallèles, une image 3D de la surface peut être construite.
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