梅根·霍爾： 如果沒有格爾德·賓寧博士的工作，今天的奈米科學是不可能實現的。他和他的同事發明了第一個可以觀察和操作小至原子的物體的工具。
1986年，賓寧博士因設計掃描隧道顯微鏡而分享了諾貝爾物理學獎，後來在2016年，他因發明原子力顯微鏡而分享了卡弗里納米科學獎。這兩項發現都對奈米科學產生了變革性的影響。
大眾科學定製媒體與卡弗裡獎合作，再次聯絡了格爾德，討論他的工作如何使我們能夠看到和創造那些曾經只存在於我們想象中的事物。
在格爾德·賓寧出現之前，科學家們並不真正瞭解原子的行為。
格爾德·賓寧： 有很多理論。而且有很多間接方法試圖在原子尺度上觀察物質。
霍爾： 但沒有人能真正看到那些原子。
賓寧： 如果你能觀察到原子，你就可以測試你的理論，並且你可以提出新的想法。否則，你完全是盲目的，你不知道你真正要做什麼。
霍爾： 所以，格爾德和他的同事著手製造一種機器，使這些觀察成為可能。
首先，他們發明了一種叫做掃描隧道顯微鏡（STM）的東西。它利用電力來建立原子的影像。
賓寧： 它肯定激發了很多人的幻想：現在，你第一次可以觀察到任何導電材料的原子結構，而且你也可以四處移動原子並對其進行操作。
霍爾： 雖然格爾德和他的同事因發明掃描隧道顯微鏡而獲得了諾貝爾獎，但他並不滿足。
掃描隧道顯微鏡只能在導電錶面上工作。他想創造一種裝置，也可以在其他表面上與原子一起工作。
賓寧： 我透過問這個問題來折磨我的大腦。掃描隧道顯微鏡如此成功，但它又如此受限。所以我折磨我的大腦。然後它一次又一次地提出了合乎邏輯的想法。但它們都很瘋狂，行不通。
霍爾： 但格爾德說，當他用邏輯折磨他的大腦時，他的潛意識在後臺工作。
賓寧： 它總是跟隨我的想法。突然，它吐出了一個解決方案。
霍爾： 這發生在格爾德躺在沙發上，看著他的天花板的時候。
賓寧： 有時你可以看著雲，看到一些不存在的東西。你可以看到一匹馬或任何東西。我就是這麼做的。我看到一個帶有尖端和彈簧的懸臂在天花板上。
霍爾： 他看到的東西很像一個唱片播放器：一個懸掛在表面上方的臂，帶有一個非常精細的尖端。
賓寧： 它就像一個唱片播放器，唱針簡單地沿著表面的輪廓移動。你記錄下唱針的這個運動，並從中形成一個影像。在唱片播放器中，你不是形成表面的影像，而是聽到音樂，但它與此非常相似。
霍爾： 當然，它並不完全像一個唱片播放器。例如，臂由非常柔軟的材料製成，而且它非常小，你幾乎用肉眼看不到它。它也可以用尖端拾取原子。
但格爾德新想法的第一個原型確實是從唱片播放器的唱針開始的。
賓寧： 我們拿起錘子，把唱針砸成非常小的碎片。然後，我們從中挑選出一個看起來有點像尖端的小碎片，並把它粘在我們自己製造的一個小懸臂上。
霍爾： 這個帶有破碎唱針碎片的微小臂是第一個版本的原子力顯微鏡（AFM）。它打開了奈米科學的世界。
賓寧： 它真正地激發了許多偉大而聰明的人，他們進一步推動了這項技術的發展。
霍爾： 2016年，格爾德和他的同事因這項發明獲得了卡弗里納米科學獎。
原子力顯微鏡使科學家們能夠觀察離子通道的開啟和關閉，測試小到看不見的裝置，這樣的例子不勝列舉。
賓寧： 實際上最讓我興奮的是它的應用範圍如此廣泛，以至於它被用於如此多的不同領域。甚至用它來開發化妝品，這讓我感到驚訝。
霍爾： 一位科學家甚至用原子力顯微鏡“傾聽”蛋白質的展開。
賓寧： 例如，當你展開蛋白質時，力會不斷變化。每次都會產生一個脈衝。如果你把它放在揚聲器上，它就會發出聲音。
霍爾： 真的嗎？那麼當你展開蛋白質時，它們聽起來像什麼？
賓寧： 聽起來像是他們正在折磨它們。
霍爾： 所以它們在尖叫，像“啊啊啊”？
賓寧： 是的，類似那樣。正確 [笑]。
霍爾： 這些天，格爾德退休了。他大部分時間都在和他的孫子孫女玩耍，並寫一本關於創造力的書。但他仍然在思考奈米科學的未來。
格爾德說，他正在等待有人使奈米技術能夠自我複製。
賓寧： 你如何在小尺度上用原子構建一個結構，然後你複製它並大規模生產它，一次又一次地複製它？而這還沒有發生。
霍爾： 但他相信它會實現。格爾德從未迴避過看似不可能的問題。
他說，解決方案通常來自你的大腦和你的直覺之間的對話，就像他盯著天花板的那一刻。
賓寧： 如果你處於非常複雜的情況，你不能僅僅透過邏輯思維來解決問題。它太複雜了；解決這個問題需要數年甚至數十年的時間；也許永遠不會發生。但是透過直覺，你可以更好地處理複雜情況。
霍爾： 格爾德說，每個人都喜歡談論靈光乍現的時刻——當一個解決方案最終浮出水面時。
但是所有這些突破都來自一系列小的步驟，在意識和潛意識之間不斷切換。正是這種舞蹈推動了真正的創新。
格爾德·賓寧博士是一位德國物理學家，同時也是諾貝爾獎和卡弗裡獎得主。在2016年，他與同事克里斯托夫·格伯和卡爾文·奎特共同分享了卡弗里納米科學獎。
卡弗裡獎旨在表彰科學家在天體物理學、奈米科學和神經科學領域的突破。卡弗裡獎是挪威科學與文學院、挪威教育與研究部以及美國卡弗裡基金會之間的合作伙伴關係。
這項工作由大眾科學定製媒體制作，並由卡弗裡獎支援完成。