克努特·乌尔班查看源代码讨论查看历史

克努特·乌尔班（德語：Knut Urban，1941年6月25日－），出生于斯图加特，德国物理学家。自1987年起任于利希研究中心微结构研究所主任。2011年获沃尔夫物理学奖。^[1]

研究

乌尔班的主要研究领域集中在像差校正透射电子显微镜（包括有关工具和控制软件的进一步发展），氧化物和复杂的金属合金的物理性能中的结构缺陷的检查。

他还研究了高温超导体的约瑟夫森效应、应用这些效应影响超導量子干涉儀系统和磁强计，以及用希尔伯特变换光谱仪研究千兆赫和太赫兹规模的固体，液体和气体激发。

透射电子显微镜

透射电子显微镜（英语：Transmission electron microscope，缩写：TEM、CTEM），简称透射电镜，是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上，电子与样品中的原子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射。散射角的大小与样品的密度、厚度相关，因此可以形成明暗不同的影像，影像将在放大、聚焦后在成像器件（如荧光屏、胶片、以及感光耦合组件）上显示出来。

由于电子的德布罗意波长非常短，透射电子显微镜的分辨率比光学显微镜高的很多，可以达到0.1～0.2nm，放大倍数为几万～百万倍。因此，使用透射电子显微镜可以用于观察样品的精细结构，甚至可以用于观察仅仅一列原子的结构，比光学显微镜所能够观察到的最小的结构小数万倍。TEM在中和物理学和生物学相关的许多科学领域都是重要的分析方法，如癌症研究、病毒学、材料科学、以及纳米技术、半导体研究等等。

在放大倍数较低的时候，TEM成像的对比度主要是由于材料不同的厚度和成分造成对电子的吸收不同而造成的。而当放大率倍数较高的时候，复杂的波动作用会造成成像的亮度的不同，因此需要专业知识来对所得到的像进行分析。通过使用TEM不同的模式，可以通过物质的化学特性、晶体方向、电子结构、样品造成的电子相移以及通常的对电子吸收对样品成像。

第一台TEM由马克斯·克诺尔和恩斯特·鲁斯卡在1931年研制，这个研究组于1933年研制了第一台分辨率超过可见光的TEM，而第一台商用TEM于1939年研制成功。

约瑟夫森效应

约瑟夫森效应（英语：Josephson effect）是一种横跨约瑟夫森结的超电流现象。约瑟夫森结由二个互相微弱连接的超导体组成，而这个微弱连结的组成结构可以是一个薄的绝缘层（称为超导体–绝缘体–超导体接面，简称S-I-S），一小段非超导金属（简称S-N-S），或者是可弱化接触点超导性的狭窄部分（简称S-s-S）。

约瑟夫森效应是宏观量子效应的一种体现。它以英国物理学家布赖恩·约瑟夫森命名，这位物理学家在1962年提出了弱连结上的电流与电压关系式。直流约瑟夫森效应在1962年之前已经在实验中被发现，但是当时被认为是“超短路”（super-shorts）或者是绝缘层的破损导致超导体之间电子的传递。第一篇宣称发现约瑟夫森效应的实验论文是由菲利普·安德森和约翰·罗威尔所发表。这篇论文的作者们因此获得专利，该专利从未被强制执行、但也从未被挑战。

在约瑟夫森的预测之前，人们仅知道非超导状态的的电子可以借由量子隧穿效应流过绝缘层。约瑟夫森首次预测了超导状态下库柏对的隧穿现象，也因此获得了1973年诺贝尔物理学奖。约瑟夫森结在量子线路当中有许多重要的应用，例如超导量子干涉仪（SQUIDs）、超导量子计算以及快速单磁通量子（RSFQ）数字电子设备等。美国国家标准技术研究所对于1伏特的标准是由19,000个串连的约瑟夫森结阵列所达成的。