克努特·烏爾班

克努特·烏爾班（德語：Knut Urban，1941年6月25日－），出生於斯圖加特，德國物理學家。自1987年起任於利希研究中心微結構研究所主任。2011年獲沃爾夫物理學獎。

烏爾班的主要研究領域集中在像差校正透射電子顯微鏡（包括有關工具和控制軟體的進一步發展），氧化物和複雜的金屬合金的物理性能中的結構缺陷的檢查。他還研究了高溫超導體的約瑟夫森效應、套用這些效應影響超導量子干涉儀系統和磁強計，以及用希爾伯特變換光譜儀研究千兆赫和太赫茲規模的固體，液體和氣體激發。

基本介紹

• 中文名：克努特·烏爾班
• 外文名：KnutUrban
• 國籍：德國
• 出生地：斯圖加特
• 出生日期：1941.06.25
• 職業：物理學家

簡介

克努特·烏爾班（德語：Knut Urban，1941年6月25日－），出生於斯圖加特，德國物理學家。自1987年起任於利希研究中心微結構研究所主任。2011年獲沃爾夫物理學獎。

烏爾班的主要研究領域集中在像差校正透射電子顯微鏡（包括有關工具和控制軟體的進一步發展），氧化物和複雜的金屬合金的物理性能中的結構缺陷的檢查。他還研究了高溫超導體的約瑟夫森效應、套用這些效應影響超導量子干涉儀系統和磁強計，以及用希爾伯特變換光譜儀研究千兆赫和太赫茲規模的固體，液體和氣體激發。

透射電子顯微鏡

透射電子顯微鏡（英語：Transmission electron microscope，縮寫：TEM、CTEM），簡稱透射電鏡，是把經加速和聚集的電子束投射到非常薄的樣品上，電子與樣品中的原子碰撞而改變方向，從而產生立體角散射。散射角的大小與樣品的密度、厚度相關，因此可以形成明暗不同的影像，影像將在放大、聚焦後在成像器件（如螢光屏、膠片、以及感光耦合組件）上顯示出來。

由於電子的德布羅意波長非常短，透射電子顯微鏡的解析度比光學顯微鏡高的很多，可以達到0.1～0.2nm，放大倍數為幾萬～百萬倍。因此，使用透射電子顯微鏡可以用於觀察樣品的精細結構，甚至可以用於觀察僅僅一列原子的結構，比光學顯微鏡所能夠觀察到的最小的結構小數萬倍。TEM在中和物理學和生物學相關的許多科學領域都是重要的分析方法，如癌症研究、病毒學、材料科學、以及納米技術、半導體研究等等。

在放大倍數較低的時候，TEM成像的對比度主要是由於材料不同的厚度和成分造成對電子的吸收不同而造成的。而當放大率倍數較高的時候，複雜的波動作用會造成成像的亮度的不同，因此需要專業知識來對所得到的像進行分析。通過使用TEM不同的模式，可以通過物質的化學特性、晶體方向、電子結構、樣品造成的電子相移以及通常的對電子吸收對樣品成像。

第一台TEM由馬克斯·克諾爾和恩斯特·魯斯卡在1931年研製，這個研究組於1933年研製了第一台解析度超過可見光的TEM，而第一台商用TEM於1939年研製成功。

約瑟夫森效應

約瑟夫森效應（英語：Josephson effect）是一種橫跨約瑟夫森結的超電流現象。約瑟夫森結由二個互相微弱連線的超導體組成，而這個微弱連結的組成結構可以是一個薄的絕緣層（稱為超導體–絕緣體–超導體接面，簡稱S-I-S），一小段非超導金屬（簡稱S-N-S），或者是可弱化接觸點超導性的狹窄部分（簡稱S-s-S）。

約瑟夫森效應是巨觀量子效應的一種體現。它以英國物理學家布賴恩·約瑟夫森命名，這位物理學家在1962年提出了弱連結上的電流與電壓關係式。直流約瑟夫森效應在1962年之前已經在實驗中被發現，但是當時被認為是“超短路”（super-shorts）或者是絕緣層的破損導致超導體之間電子的傳遞。第一篇宣稱發現約瑟夫森效應的實驗論文是由菲利普·安德森和約翰·羅威爾所發表。這篇論文的作者們因此獲得專利，該專利從未被強制執行、但也從未被挑戰。

在約瑟夫森的預測之前，人們僅知道非超導狀態的的電子可以藉由量子隧穿效應流過絕緣層。約瑟夫森首次預測了超導狀態下庫柏對的隧穿現象，也因此獲得了1973年諾貝爾物理學獎。約瑟夫森結在量子線路當中有許多重要的套用，例如超導量子干涉儀（SQUIDs）、超導量子計算以及快速單磁通量子（RSFQ）數字電子設備等。美國國家標準技術研究所對於1伏特的標準是由19,000個串連的約瑟夫森結陣列所達成的。

超導量子干涉儀

超導量子干涉儀（英語：SuperconductingQUantumInterferenceDevice），為一種極高靈敏度的磁力計，可用以探測極小磁場；其工作原理是利用包含約瑟夫森結的超導線圈。