1. Thời niên thiếu và Học vấn
Andreas J. Heinrich đã trải qua quá trình học vấn và nghiên cứu chuyên sâu tại Đức và Hoa Kỳ, đặt nền tảng vững chắc cho sự nghiệp khoa học đột phá của mình.
1.1. Học vấn tại Đức
Andreas J. Heinrich đã hoàn thành chương trình học đại học và sau đại học tại Đại học Göttingen ở Đức. Ông nhận bằng Thạc sĩ (DiplomDiplomGerman) và Tiến sĩ về vật lý lần lượt vào năm 1994 và 1998. Trong giai đoạn từ năm 1994 đến 1998, ông làm trợ lý nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của Giáo sư R. G. Ulbrich, nơi ông đã tích lũy kinh nghiệm quý báu trong lĩnh vực nghiên cứu vật lý.
1.2. Nghiên cứu sau Tiến sĩ tại IBM Almaden
Sau khi hoàn thành bằng Tiến sĩ, Heinrich chuyển đến Hoa Kỳ để thực hiện nghiên cứu sau tiến sĩ tại Trung tâm Nghiên cứu Almaden của IBM. Ông làm việc dưới sự hướng dẫn của Don Eigler, một nhà khoa học từng đoạt Giải Kavli. Giai đoạn nghiên cứu này kéo dài cho đến năm 2001, khi Heinrich chính thức được tuyển dụng làm nhà nghiên cứu và kỹ sư tại IBM. Thời gian làm việc với Eigler đã tạo tiền đề quan trọng cho những khám phá và phát triển sau này của Heinrich trong lĩnh vực thao tác nguyên tử và công nghệ nano.
2. Sự nghiệp
Sự nghiệp của Andreas J. Heinrich được đánh dấu bằng những đóng góp quan trọng tại IBM và vai trò lãnh đạo trong nghiên cứu khoa học tại Hàn Quốc.
2.1. Trung tâm Nghiên cứu Almaden của IBM
Andreas J. Heinrich đã có 18 năm gắn bó với Trung tâm Nghiên cứu Almaden của IBM tại San Jose, California, nơi ông đã thực hiện nhiều dự án và đạt được những thành tựu nổi bật. Với mong muốn rời Göttingen và mục tiêu làm việc tại Trung tâm Nghiên cứu Almaden của IBM, ông đã nhận được học bổng từ Quỹ Alexander von Humboldt để hỗ trợ việc chuyển đến Hoa Kỳ. Tạp chí Stern của Đức đã xếp việc Heinrich chuyển ra nước ngoài vào danh mục "chảy máu chất xám" của Đức, nhấn mạnh sự mất mát tài năng khoa học của quốc gia này.
Ông được tuyển dụng làm nhà nghiên cứu và kỹ sư vào năm 2001. Từ năm 2005 đến năm 2016, ông đảm nhiệm vị trí trưởng nhóm nghiên cứu về các cấu trúc nano từ tính trên bề mặt và kính hiển vi quét đầu dò (SPMSPMEnglish). Trong thời gian này, ông đã phát triển kính hiển vi quét đường ngầm nano giây (nanosecond STMnanosecond STMEnglish), giúp cải thiện độ phân giải thời gian lên tới 100.000 lần. Ông cũng là người tiên phong trong việc kết hợp quang phổ hấp thụ tia X với quang phổ kích thích spin. Năm 2015, nhóm của ông đã kết hợp STM với cộng hưởng spin điện tử (ESRESREnglish), cho phép thực hiện các phép đo spin ở cấp độ nguyên tử đơn lẻ với độ chính xác nano-electronvolt. Đến năm 2022, nhóm của ông đã chứng minh khả năng mở rộng kỹ thuật ESR-STM để nghiên cứu các phân tử riêng lẻ.
2.2. Hoạt động tại Hàn Quốc
Vào năm 2016, Andreas J. Heinrich chuyển đến Hàn Quốc, đánh dấu một giai đoạn mới trong sự nghiệp của ông với những vai trò lãnh đạo và học thuật quan trọng.
2.2.1. Giáo sư Danh dự tại Đại học Nữ Ewha
Sau khi chuyển đến Hàn Quốc, Andreas J. Heinrich được bổ nhiệm làm giáo sư danh dự tại Đại học Nữ Ewha ở Seoul. Vị trí này cho phép ông tiếp tục các hoạt động nghiên cứu và giảng dạy, đồng thời đóng góp vào sự phát triển khoa học của Hàn Quốc.
2.2.2. Giám đốc Trung tâm Khoa học Nano Lượng tử (IBS)
Cùng năm 2016, Heinrich trở thành giám đốc sáng lập của Trung tâm Khoa học Nano Lượng tử (Center for Quantum NanoscienceCenter for Quantum NanoscienceEnglish - QNSQNSEnglish) thuộc Viện Khoa học Cơ bản (Institute for Basic ScienceInstitute for Basic ScienceEnglish - IBSIBSEnglish). Trung tâm này được thành lập với mục tiêu nghiên cứu nền tảng khoa học của các hệ thống lượng tử kết hợp ở quy mô nano, đặc biệt tập trung vào các spin trên bề mặt, nhằm định hình tương lai của công nghệ lượng tử.
Lễ khởi công Tòa nhà Hợp tác Nghiên cứu của trung tâm diễn ra vào năm 2018 và tòa nhà chính thức đi vào hoạt động vào năm 2019, trùng với Hội nghị IBS về Khoa học Nano Lượng tử. Tòa nhà QNS được trang bị những phòng thí nghiệm STM với mức độ rung động thấp nhất thế giới, tạo điều kiện lý tưởng cho các nghiên cứu tiên tiến. Một trong những mục tiêu dài hạn của trung tâm là kiểm soát hoàn toàn các trạng thái lượng tử của phân tử và nguyên tử trên các bề mặt sạch và gần các giao diện, điều này sẽ cho phép sử dụng các cảm biến lượng tử có độ nhạy cao.
3. Nghiên cứu và Thành tựu Chính
Andreas J. Heinrich đã thực hiện nhiều nghiên cứu tiên phong và đạt được những thành tựu khoa học đột phá, đặc biệt trong lĩnh vực thao tác nguyên tử và công nghệ lượng tử.
3.1. Phát triển Kỹ thuật Kính hiển vi Quét Đường ngầm (STM)
Heinrich đã đóng góp đáng kể vào việc đổi mới kỹ thuật kính hiển vi quét đường ngầm (STM), một công cụ then chốt trong khoa học nano. Ông đã phát triển kính hiển vi quét đường ngầm nano giây, cải thiện độ phân giải thời gian của STM lên tới 100.000 lần, cho phép các nhà khoa học quan sát các quá trình động học ở quy mô nguyên tử nhanh hơn nhiều.
Ngoài ra, ông còn tiên phong trong việc kết hợp quang phổ hấp thụ tia X với quang phổ kích thích spin, mở ra những khả năng mới để nghiên cứu tính chất từ tính của vật liệu ở cấp độ nguyên tử. Năm 2015, nhóm của ông đã kết hợp STM với cộng hưởng spin điện tử (ESRESREnglish), một kỹ thuật cho phép đo lường spin của các nguyên tử riêng lẻ với độ chính xác nano-electronvolt. Đến năm 2022, nhóm nghiên cứu của ông đã chứng minh khả năng mở rộng kỹ thuật ESR-STM để nghiên cứu các phân tử riêng lẻ, một bước tiến quan trọng trong việc hiểu và kiểm soát các hệ thống lượng tử phức tạp.
3.2. Thao tác Nguyên tử và Lưu trữ Dữ liệu
Một trong những lĩnh vực nghiên cứu nổi bật của Heinrich là khả năng thao tác nguyên tử ở cấp độ đơn lẻ và ứng dụng của chúng trong công nghệ lưu trữ dữ liệu.
3.2.1. Sản xuất phim 'Cậu bé và Nguyên tử'
Heinrich là nhà nghiên cứu chính trong dự án sản xuất bộ phim hoạt hình stop-motion ngắn mang tên A Boy and His Atom (Cậu bé và Nguyên tử). Bộ phim này được tạo ra bằng cách di chuyển hàng nghìn nguyên tử riêng lẻ và đã được Kỷ lục Guinness Thế giới công nhận là bộ phim stop-motion nhỏ nhất thế giới. Dự án không chỉ thể hiện khả năng kiểm soát nguyên tử ở mức độ chưa từng có mà còn là một nỗ lực sáng tạo để truyền tải khoa học đến công chúng.
3.2.2. Nghiên cứu Bộ nhớ Nguyên tử Đơn
Nghiên cứu của nhóm Heinrich đã khám phá giới hạn của việc lưu trữ dữ liệu. Ban đầu, họ đã chứng minh rằng việc lưu trữ dữ liệu có thể được thu nhỏ từ tiêu chuẩn một triệu nguyên tử xuống còn mười hai nguyên tử. Chưa đầy năm năm sau đó, vào năm 2017, nhóm nghiên cứu của ông đã giảm số lượng nguyên tử cần thiết để lưu trữ thông tin xuống chỉ còn một nguyên tử duy nhất. Kết quả nghiên cứu này đã được Bộ Khoa học và Công nghệ Thông tin Hàn Quốc đánh giá là một trong những thành tựu khoa học trong nước đáng kể nhất của năm đó, mở ra tiềm năng to lớn cho công nghệ lưu trữ dữ liệu trong tương lai.
3.3. Khoa học Nano Lượng tử và MRI Nguyên tử Đơn
Trong lĩnh vực khoa học nano lượng tử, các nghiên cứu của Heinrich tập trung vào việc kiểm soát các trạng thái lượng tử của phân tử và nguyên tử trên các bề mặt sạch và gần các giao diện. Mục tiêu dài hạn của công trình này là cho phép phát triển và sử dụng các cảm biến lượng tử có độ nhạy cao.
Trong một thành tựu đáng chú ý, làm việc với sự hợp tác của Trung tâm Nghiên cứu Almaden của IBM, nhóm của Heinrich đã thành công trong việc thực hiện quét MRI trên các nguyên tử riêng lẻ vào năm 2019. Đây là một bước đột phá quan trọng, mở ra cánh cửa cho việc nghiên cứu chi tiết hơn về tính chất từ tính của vật liệu ở cấp độ cơ bản nhất.
4. Vị thế và Hoạt động Học thuật
Andreas J. Heinrich có một vị thế cao trong cộng đồng khoa học quốc tế và tích cực tham gia vào nhiều hoạt động học thuật quan trọng.
4.1. Thành viên và Hoạt động Hội khoa học
Heinrich là một hội viên danh dự của Hội Vật lý Hoa Kỳ (American Physical SocietyAmerican Physical SocietyEnglish - APSAPSEnglish), được công nhận vào năm 2012 nhờ những đóng góp của ông trong việc phát triển quang phổ kích thích spin và kính hiển vi quét đường ngầm nano giây. Ông cũng là hội viên của Hiệp hội vì Sự Tiến bộ Khoa học Hoa Kỳ (American Association for the Advancement of ScienceAmerican Association for the Advancement of ScienceEnglish - AAASAAASEnglish), một trong những hiệp hội khoa học đa ngành lớn nhất thế giới.
4.2. Hoạt động Tư vấn và Ủy ban
Từ năm 2012, Andreas J. Heinrich đã tham gia vào Hội đồng Tư vấn Khoa học của Viện Nghiên cứu Vật rắn Max Planck tại Stuttgart, Đức. Vai trò này thể hiện sự công nhận về chuyên môn và kinh nghiệm của ông trong việc định hướng nghiên cứu khoa học. Năm 2016, ông được trao tặng Học bổng Danh dự từ Sáng kiến Học bổng Quốc tế của Chủ tịch Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (President's International Fellowship InitiativePresident's International Fellowship InitiativeEnglish - PIFIPIFIEnglish), tiếp tục khẳng định tầm ảnh hưởng quốc tế của ông trong lĩnh vực khoa học.
5. Giải thưởng và Vinh danh
Trong suốt sự nghiệp của mình, Andreas J. Heinrich đã nhận được nhiều giải thưởng và vinh danh uy tín, công nhận những đóng góp đột phá của ông cho khoa học và công nghệ.
- 2024: Công dân danh dự của Seoul, Hàn Quốc.
- 2023: Giải thưởng Nghiên cứu Humboldt (Humboldt Research AwardHumboldt Research AwardEnglish).
- 2021: Giải thưởng Bài giảng Karl Friedrich BonhoefferKarl Friedrich BonhoefferEnglish.
- 2020: Huân chương Heinrich Rohrer (Heinrich Rohrer MedalHeinrich Rohrer MedalEnglish) từ Hiệp hội Khoa học Chân không và Bề mặt Nhật Bản.
- 2018:
- Được Bộ Khoa học và Công nghệ Thông tin Hàn Quốc vinh danh trong danh sách 100 Thành tựu Nghiên cứu và Phát triển Quốc gia Xuất sắc năm 2018.
- Giải thưởng Feynman của Viện Foresight về Công nghệ Nano (Foresight Institute Feynman Prize in NanotechnologyForesight Institute Feynman Prize in NanotechnologyEnglish) cho những tiến bộ trong việc thao tác nguyên tử và các phân tử nhỏ trên bề mặt, cũng như ứng dụng chúng vào lưu trữ dữ liệu và tính toán.
- Giải thưởng Joseph F. Keithley về Tiến bộ trong Khoa học Đo lường (Joseph F. Keithley Award for Advances in Measurement ScienceJoseph F. Keithley Award for Advances in Measurement ScienceEnglish) từ Hội Vật lý Hoa Kỳ, cho việc thiết kế và xây dựng một loạt các thiết bị thăm dò quét tinh vi, bao gồm việc phát triển quang phổ đường ngầm điện tử không đàn hồi ở giới hạn nguyên tử đơn và spin đơn, mang lại nhiều đột phá trong khoa học đo lường.
- 2016: Học bổng Danh dự từ Sáng kiến Học bổng Quốc tế của Chủ tịch Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (President's International Fellowship InitiativePresident's International Fellowship InitiativeEnglish - PIFIPIFIEnglish).
- 2014: Giải thưởng Thành tựu Kỹ thuật Xuất sắc của IBMIBMEnglish.
- 2012: Hội viên của Hội Vật lý Hoa Kỳ.
- 2011:
- Giải thưởng "Best of IBMBest of IBMEnglish".
- Giải thưởng Doanh nghiệp của IBMIBMEnglish.
- 2010: Giải thưởng Thành tựu Kỹ thuật Xuất sắc của IBMIBMEnglish.
- 2007: Giải thưởng Đổi mới Xuất sắc của IBMIBMEnglish.
- 2003: Giải thưởng Bộ phận Nghiên cứu của IBMIBMEnglish.
- 1998: Học bổng Feodor LynenFeodor LynenGerman từ Quỹ Alexander von Humboldt, Đức.