Franz Josef Gießibl

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Franz Josef Gießibl (* 27. Mai 1962 in Amerang) ist ein deutscher Physiker und Universitätsprofessor an der Universität Regensburg.

Leben[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Gießibl studierte von 1982 bis 1987 Physik an der Technischen Universität München und an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich. 1988 diplomierte er an der Technischen Universität München bei Professor Gerhard Abstreiter mit einer Arbeit über experimentelle Halbleiterphysik. Die Promotion erfolgte 1991 bei Nobelpreisträger Gerd Binnig an der Universität München über Tieftemperatur-Rasterkraftmikroskopie. Nach der Promotion entwickelte er bei Park Scientific Instruments im Silicon Valley, Sunnyvale, USA das erste Rasterkraftmikroskop, das reaktive Oberflächen wie Silizium atomar auflösen konnte. Danach arbeitete er als Senior Associate zur Unternehmensberatungsfirma McKinsey von 1995 bis 1996 und erfand er in seiner Freizeit den qPlus Sensor, eine Sonde für die Rasterkraftmikroskopie. Danach wandte er sich wieder vollständig der Forschung an der Rasterkraftmikroskopie bei Professor Jochen Mannhart an der Universität Augsburg zu und wurde 2001 habilitiert.

2006 erhielt er einen Ruf auf einen Lehrstuhl für Angewandte und Experimentelle Physik an die Universität Regensburg, den er annahm. Von 2005 bis 2010 verbrachte er mehrere Forschungsaufenthalte am IBM Research Laboratory in Almaden, Kalifornien. Von Herbst 2015 bis Frühjahr 2016 war er Gastprofessor am NIST in Gaithersburg, Maryland, USA und an der University of Maryland in College Park.[1]

Gießibl ist verheiratet und hat zwei Söhne.

Wissenschaftliche Beiträge[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Gießibl ist seit dem Beginn seiner Promotion 1988 von der Rasterkraftmikroskopie fasziniert, verbessert sie seitdem kontinuierlich [2][3][4] und hat grundlegende experimentelle,[5][6] instrumentierungsbezogene[7] und theoretische[8][9] Arbeiten zur Rasterkraftmikroskopie verfasst. Ein Beispiel ist der qPlus Sensor[10][11]. Dieser ursprünglich auf einer Quarzstimmgabel basierende Sensor ist etwa um einen Faktor 100 steifer als herkömmliche Silizium-Kraftdetektoren und kann dadurch selbst annähernd im Kontakt mit einer Oberfläche stabil mit kleinen Amplituden von Bruchteilen eines Atomdurchmessers schwingen. Der qPlus Sensor wird heute in vielen kommerziellen[12][13] und selbstgebauten Rasterkraftmikroskopen eingesetzt und hat es zum Beispiel ermöglicht, subatomare Ortsauflösung auf einzelnen Atomen [14][15] und submolekulare Auflösung auf organischen Molekülen[16] zu erreichen.

  • 1992: Bau des ersten Tieftemperatur-Rasterkraftmikroskops für Vakuum mit seinem Doktorvater Gerd Binnig und Christoph Gerber (JVST 1991) und Erreichen atomarer Ortsauflösung auf Kaliumbromid (KBr) (Ultramicroscopy 1992). KBr ist sehr reaktionsträge, dennoch mussten gravierende Probleme wie das an-die-Probe-schnappen der Kraftmikroskopiespitze gelöst werden um atomare Auflösung zu erreichen.
  • 1992: Vorschlag für einen Abbildungsmechanismus, der atomare Auflösung im Nichtkontakt-Modus erreichen sollte (Phys Rev B 1992).
  • 1994: Lösung für das Problem der Abbildung einer reaktiven Probe im Nichtkontakt-Modus, erstmalige Abbildung der Silicium(111) 7x7 Oberfläche durch Frequenzmodulations-Rasterkraftmikroskopie mit Silicium Kraftsensoren und großen Schwingungsamplituden im Bereich von mehr als hundert Atomdurchmessern (Science 1995).
  • 1996: Erfindung des qPlus Sensors (Patente DE19633546, US6240771).
  • 1997: Ableitung des Zusammenhangs zwischen Frequenzverschiebung und Spitzenkraft auch für Schwingungsamplituden, die im Vergleich zur Abklinglänge der Kräfte groß sind (Phys Rev B 1997).
  • 2000: Experimentelle Evidenz für subatomares Auflösungsvermögen der Kraftmikroskopie (Science 2000).
  • 2001: Algorithmus zur Entfaltung von Kraft-Abstandskurven aus Frequenzverschiebungs-Abstandskurven (Appl Phys Lett 2001).
  • 2003: Erweiterte Version seiner Habilitationsschrift erscheint als eingeladener Artikel in Reviews of Modern Physics (RMP 2003).
  • 2003: Atomar aufgelöste Lateralkraftmikroskopie, atomarer Ursprung der Reibung (PNAS 2003).
  • 2004: Sub-Angström Ortsauflösung auf Abtastspitzen in einem Tieftemperatur-Kraftmikroskop welches höhere Harmonische der Sensorschwingung detektiert (Science 2004).
  • 2005-2008: Unterstützung der IBM Research Laboratorien Almaden und Rüschlikon bei der Einführung der qPlus Technologie, dabei erstmalige Messung der Kräfte, die beim Bewegen eines einzelnen Atoms wirken (Science 2008) und Nachweis der Ladung eines Elektrons auf einem einzigen Goldatom (Science 2009).
  • 2013: Rauscharme Abbildung des Antiferromagneten NiO mit Spinkontrast und quantitativer Bestimmung der spinabhängigen Kräfte, Hinweise auf Superaustausch (Phys Rev Lett 2013).
  • 2013: Erreichen atomarer Ortsauflösung von Kaliumbromid unter Umgebungsbedingungen (Phys Rev B 2013).
  • 2014: Messung der Wechselwirkungsenergie zweier CO Moleküle und der lateralen Steifigkeit eines CO Moleküls an der Spitze eines Kraftmikroskops durch Lateralkraftmikroscopie (Science 2014).
  • 2015: Atomare Auflösung von Metallclustern aus wenigen Atomen und subatomare Ortsauflösung an einzelnen Metallatomen (Science 2015).

Auszeichnungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • 1994: R&D 100 Award
  • 2000: Deutscher Nanowissenschaftspreis
  • 2001: Rudolf-Kaiser-Preis
  • 2009: Karl Heinz Beckurts Preis der Karl Heinz Beckurts-Stiftung
  • 2010: Ehrenfest Kolloquium Leiden (Niederlande)
  • 2014: Joseph F. Keithley Award for Advances in Measurement Science der Amerikanischen Physikalischen Gesellschaft
  • 2015: Rudolf-Jaeckel Preis der Deutschen Vakuumgesellschaft [17]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. US Department of Commerce, NIST: Franz Giessibl. In: www.nist.gov. Abgerufen am 10. April 2016 (amerikanisches englisch).
  2. SPIEGEL ONLINE - Wissenschaft - 27. Juli 2000: Nanophysik: Atome unterm Mikroskop
  3. DIE WELT: 24. Januar 2003: Nanophysiker Franz Giessibl hantiert mit Apfelsinen
  4. The New York Times - 22. Februar 2008: Scientists Measure What It Takes to Push a Single Atom
  5. F. J. Giessibl: Atomic resolution of the Silicon (111)-(7x7) surface by atomic force microscopy. Science 267, Nr. 5194, 1995, p. 68–71.
  6. F. J. Giessibl, S. Hembacher, H. Bielefeldt, J. Mannhart: Subatomic features on the Silicon (111)-(7x7) surface observed by atomic force microscopy. In: Science. 289, Nr. 5478, 2000, p. 422-425.
  7. F. J. Giessibl, F. Pielmeier, T. Eguchi, T. An, Y. Hasegawa: Comparison of force sensors for atomic force microscopy based on quartz tuning forks and length-extensional resonators. Phys. Rev. B 84, 2011, article number 125409, 15 pages.
  8. F. J. Giessibl: Forces and frequency shifts in atomic-resolution dynamic-force microscopy. Phys. Rev. B 56, 1997, p. 16010–16015.
  9. F. J. Giessibl: Advances in atomic force microscopy. In: Reviews of Modern Physics. 75, Nr. 3, 2003, p. 949–983
  10. F. J. Giessibl: Device for noncontact intermittent contact scanning of a surface and a process therefore. US Patent 6240771
  11. F. J. Giessibl: Sensor for noncontact profiling of a surface. US Patent 8393009
  12. http://createc.de/index.php?index=1&lng=en&menuid=37
  13. http://www.scientaomicron.com/en/products/low-temperature-spm/instrument-concept
  14. F. J. Giessibl, S. Hembacher, H. Bielefeldt, J. Mannhart: Subatomic features on the Silicon (111)-(7x7) surface observed by atomic force microscopy. In: Science. 289, Nr. 5478, 2000, S. 422–425
  15. M. Emmrich, et al.: Subatomic resolution force microscopy reveals internal structure and adsorption sites of small iron clusters. In: Science348, 308, 2015, doi:10.1126/science.aaa5329
  16. L. Gross et al. THE CHEMICAL STRUCTURE OF A MOLECULE RESOLVED BY ATOMIC FORCE MICROSCOPY. Science 325, Nr. 5944, 2009, p. 1110.
  17. Vakuum in Forschung und Praxis. Volume 27 Issue 5 (Oktober/November 2015), doi:10.1002/vipr.201590050