קנוט אורבן
חתן פרס וולף בפיזיקה 2011
קנוט אורבן
שייכות בעת הענקת הפרס:
מרכז המחקר יוליך, גרמניה
נימוק למתן הפרס:
"על הפיתוח של מיקרוסקופיה אלקטרונית מעוּטת-אבֶּראציה, המאפשרת הבחנה באטומים אינדיבידואליים בדייקנות של פיקומטרים, ובכך הובילה למהפכה במדעי החומרים".
שותפים לפרס:
קנוט אורבן
הארלד רוז
מקסימיליאן היידר
המיקרוסקופ האלקטרוני הוא אחד מכלי המחקר הנפוצים ביותר במדע המודרני, והוא ממלא תפקיד מרכזי כמעט בכל תחומי מדעי הטבע ובמגוון רחב של טכנולוגיות, מהמחקר הבסיסי עד לתעשיות חיוניות.
מאז המצאתו ב-1931, הוגבלו ביצועיו של המיקרוסקופ האלקטרוני בשל העיוותים שגרמו האבראציות בעדשות האלקטרונים שרווחו בשימוש, והגבילו את הרזולוציה לערכים נמוכים בהרבה מהגבול התיאורטי. בשל התפקיד שמילאה המיקרוסקופיה האלקטרונית בקידום המדע והטכנולוגיה החדישים, הושקע מאמץ יוצא-מן-הכלל ברחבי העולם להתגבר על מגבלות אלו. אולם במשך מאה שנה ומעלה כשלו מאמצים אלה.
מאז שהחלו שלושת חתני הפרס לעבוד יחד ב-1990, עלה בידם לייצר אופטיקה אלקטרונית מעוטת-אבראציה, זו הפעם הראשונה. כתוצאה מכך, הם הצליחו לשפר את הרזולוציה של המיקרוסקופיה האלקטרונית החודרת לממדים אטומיים ותת-אטומיים. עבודתם קיבלה השראה מפיתוחה של גישה אופטית חדשה לתיקון אבראציות כדוריות בעדשת האובייקטיב של מיקרוסקופ אלקטרוני, שפותחה על-ידי הארלד רוז (יליד 1935, גרמניה). בהסתמכו על עקרון תיקון זה, הצליח מקסימיליאן היידר (יליד 1950, אוסטריה) להרכיב את אב-הטיפוס הראשון של מיקרוסקופ אלקטרונים חודר מועט-אבראציות. קנוט אורבן (יליד 1941, גרמניה) פיתח אב-טיפוס זה לפלטפורמה עובדת של מיקרוסקופיה אלקטרונית בעלת רזולוציה אטומית. הוא גם פיתח את הבסיס התיאורטי והמתודולוגי הנדרש להרחבה ולאינטרפרטציה של המיקרוסקופיה לממדים תת-אטומיים.
הייתה זו הפעם הראשונה שבה התירה המיקרוסקופיה האלקטרונית החודרת לקבוע את מיקומם של אטומים עד כדי דיוק של פיקומטר, כמֵאִית מגודלו של אטום המימן. היכולת למדוד את מיקומם של אטומים אינדיבידואליים בדיוק של פיקומטר ולחקור את הקורלציה בין המבנה בסקאלה האטומית לבין התכונות הפיזיקאליות המָאקרוסקופיות מהווה פריצת-דרך חשובה במדעי החומרים, ולה השלכות על תחומים רבים אחרים של המדע והטכנולוגיה. פריצת-דרך זו קרתה בזמן שבו הפיתוח של ננו-טכנולוגיות ויישומן בכמה שימושים, יזדקק למכשור בעל רזולוציה ורגישות גבוהות לצרכי המחקר, הסינתזה וההערכה של טכניקות חדשות.
במהלך פחות מחמש השנים, שחלפו מאז המסחור של המיקרוסקופיה האלקטרונית מעוטת-האבראציה, הוזמנו יותר ממאתיים מכשירים כאלה על-ידי מעבדות מחקר אוניברסיטאיות ותעשייתיות מכל רחבי העולם. הדבר מעיד על התפקיד המרכזי שתמלא מיקרוסקופיה אלקטרונית עדכנית במחקר של המאה ה-21, ותשים קץ לעשרות השנים של קיפאון בתחום חיוני של המכשור המדעי והטכנולוגיה התעשייתית.