Hops'N'Strings

Das Treffen im Schwarzwald mit seinen alten Freunden hat er nie versäumt. Wir vermissen ihn sehr.

I came into contact with Dieter in the summer of 2018 because, in connection with a new project, it had become clear to me from the literature that he was one of the leading scientists in the field of ion trapping. And establishing contact with him was very quick; I sent him an e-mail on the last working day before my summer vacation 2018, just before I left my office, and about 3 hours later, when I opened my computer again at home, I had already his first, very interested reply in my inbox. And that very quickly turned into a deeper collaboration.

Dieter came to Gothenburg for a few days already in September 2018 to discuss scientific matters on site. He was a very kind, open and warm personality who made a great impression on me and my coworkers. Moreover, apart from scientific matters, we also talked quite often about private things, which felt like the beginning of a greater friendship.

We had very intensive contact until the beginning of October this year; around that time he wanted to concentrate on a publication that was about to be submitted. That's why I didn't worry so much when I myself and none of my cowokers did not hear from him anymore, although it was rather unusual not to hear from Dieter for a relatively long time.

Dieter leaves a lot of expertise and inspiration behind in our collaboration, for which we are immensely grateful to him, as well as a big mentor gap which we don't know yet if and how we ever can fill it again.

I met Dieter shortly after joining John Maier's group in Basel as a postdoctoral researcher in 2013. It was so much fun to work together with him in the laboratory over a number of years, and what a stimulating time it was. Dieter was a uniquely talented experimentalist, incredible teacher, and an inspirational role model. We planned for Dieter to visit Scotland but had to postpone due to travel restrictions. He wrote to me earlier this year that “Sometimes, I am still dreaming about scientific discussions with you hiking through the scottish highlands...”. It is not possible to mention Dieter without acknowledging his truly outstanding scientific achievements, including not only the technological developments and improvements that underpin the state-of-the-art experiments carried out in many research groups worldwide today, but also the significant contributions he made to the fields of elementary reaction dynamics, radiative association, new methods for spectroscopy, and nanoparticle mass spectrometry. This rich scientific legacy will last forever. He wrote to me recently that “there is certainly a bright future for cryogenic traps...”, and due to his influence I’m sure he’ll be proven correct.

In the laboratory Dieter was always a lively character to be around, bursting with energy, overflowing with new and creative scientific ideas, entertaining stories, and also from time to time, jokes. In many of my interactions with him he would speak fondly of his time with his children, and also his friends in the black forest. He was a generous, open, and kind character. I have yet to come across another human possessing anything close to his stamina. Together with his passion and drive, these were infectious characteristics. I would like to pay tribute to another of his great talents: mentoring. The inspiration, encouragement, advice and support that he gave to me as a young researcher has been hugely influential and is something I will always be grateful for. Since our first encounter in 2013, he has been a wonderful companion on my journey, not only as a collaborator but also a friend. There are few people in the world I hold in as high esteem. No doubt like so many others, Dieter enriched my life, and I will miss him dearly. It is painful to adjust to the reality that he is no longer here, and also difficult to put into words what he meant to me. The next time I am in the highlands I will think of Dieter, with a tear in my eye, but also a smile on my face for all the wonderful memories I have of him.

My heartfelt condolences to his children, friends and colleagues.

Nachruf für die Deutsche Physikalische Gesellschaft

Am 15. Oktober verstarb völlig überraschend Dieter Gerlich auf einer Wanderung im Schwarzwald. Seine Leidenschaft war die Wissenschaft. Sein Lebenswerk galt den Experimenten zur Untersuchung molekularer Stöße. Sein wissenschaftliches Leben nahm auch nach seiner Emeritierung im Jahr 2009 weiter Fahrt auf. Sein Tod kam plötzlich und beendete unvermittelt sein großes wissenschaftliches Wirken.

Dieter Gerlich wurde am 29. September 1944 in Eichenbrück (heutiges Wągrowiec, Polen) geboren. Im Januar 1945 floh die Familie nach Leipzig, wo seine Großmutter väterlicherseits wohnte. 1947 siedelte die Familie zunächst nach Braunlage, 1952 nach Badenweiler und schließlich 1959 nach Freiburg im Breisgau um. Hier legte Dieter 1964 das Abitur ab und nahm nach dem Militärdienst in Strub, Berchtesgarden, das Studium der Physik und Mathematik in Freiburg auf. Dieter war ein begeisterter Bastler und Tüftler und so schraubte er nicht nur an seinen Autos, sondern baute auch bald die ersten Experimente in der Arbeitsgruppe von Christoph Schlier. Zusammen mit seinem Betreuer Ernst Teloy baute er den ersten Oktopol Ionenleiter auf. Diese bahnbrechende Entwicklung sollte ihn sein ganzes wissenschaftliches Leben begleiten und für viele Wissenschaftler weltweit eine große Bereicherung werden.

Zunächst untersuchte Dieter Gerlich in seiner Promotion Einzelstöße zwischen Protonen und dem Wasserstoffmolekül in einer Kreuzstrahlapparatur, die er ebenfalls aufbaute. Hierbei stehen elastische, inelastische und reaktive Prozesse in Konkurrenz. Durch systematische Untersuchungen mit Isotopologen (H2, HD, D2) konnten diese Prozesse voneinander unterschieden werden. Ebenso stellte sich die Frage, ob der Stoß über einen Zwischenkomplex (formal H3+) abläuft. Seine experimentellen Arbeiten begleitete er durch Phasenraumberechnungen der möglichen quantenmechanischen Zustände des Stoßsystems. Durch Abzählen der energetisch und gemäß der Dreimpulserhaltung erlaubten Zustände wurden so Reaktionswahrscheinlichkeiten berechnet. Diese Untersuchungen stellen auch heute noch einen Meilenstein im Verständnis dieses elementaren Stoßprozesses dar. Der Stoß H+ + H2 beschäftigte ihn bis heute. So hat er in Zusammenarbeit mit Kollegen am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching ein Ionenspeicherexperiment aufgebaut, um die Ortho zu Para Umwandlung des molekularen Wasserstoffs in H+ + H2 Stößen bei geringen Stoßenergien, also Bedingungen wie sie in interstellaren Molekülwolken herrschen, zu verstehen.

Ausgehend von dieser Forschung bildeten Fragen nach der Bildung und dem Zerfall von Molekülen nach seiner Promotion den Kern seiner wissenschaftlichen Arbeiten. Als Experimentator interessierte ihn aber zuerst die Frage, mit welchen Experimenten die gewünschte Information gewonnen werden kann. Die Umsetzung dieser Ideen in einzigartige Apparaturen war die zentrale Motivation, die sich durch das wissenschaftliche Leben von Dieter Gerlich zog. In dem von ihm entwickelten Oktopol Ionenleiter werden integrale und differentielle Wirkungsquerschnitte für entsprechende Stoßsysteme ermittelt. Diese sogenannte Guided Ion Beam (GIB) Technologie installierte er als Postdoktorand auch in der Arbeitsgruppe des späteren Nobelpreisträgers Yuan-Tse Lee (UC Berkeley) in den Jahren 1978/1979 in Zusammenarbeit mit dem Doktoranden Scott Anderson, mit dem ihn eine lebenslange Zusammenarbeit und Freundschaft verband. Aus dieser Zeit sind zahlreiche Publikationen zu sehr detailreichen Stoßuntersuchungen erschienen. Freunde und Konkurrenten weltweit griffen die Technologie auf und so etablierten sich GIB-Instrumente als Standardwerkzeug in zahlreichen Labors weltweit. Oktopol-Ionenleiter finden sich seit langer Zeit auch in kommerziellen Massenspektrometern. Hier wird die stoßinduzierte Dissoziation (CID) dazu verwendet, große Moleküle in kleinere, stabilere Einheiten zu zerbrechen und so auf die Struktur der ursprünglichen Moleküle zurückzuschließen.

Neben der Weiterentwicklung von GIB Instrumenten machte sich Dieter Gerlich die Speicherung von Ionen in inhomogenen elektrischen RF Feldern zu Nutze, um Stöße zwischen Ionen und Molekülen bei thermischen Energien zu untersuchen. Produkte von reaktiven Stößen werden in einem nachgeschalteten Massenspektrometer analysiert und aus ihrer Häufigkeit Raten, oder besser gesagt Ratenkoeffizienten, der Reaktionen bestimmt. Die Verwendung von Multipolen höherer Ordnung als Quadrupole erlaubt eine effiziente Puffergaskühlung, so dass Ionen auf Temperaturen bis zu einigen Kelvin gekühlt werden können. Damit werden Bedingungen wie in kalten interstellaren Molekülwolken erreicht. Daher haben sich die von Dieter Gerlich entwickelten Ionenspeicher als ideale Instrumente zur Simulation der kalten interstellaren Ionenchemie entwickelt. Ebenso wie bei der Entwicklung der GIB Technologie griffen viele Labors weltweit die technische Entwicklung auf. Heute bilden diese Experimente ebenso einen weltweiten Standard.

Bereits 1992 veröffentlichte Dieter Gerlich einen Übersichtsartikel, in dem er erstmals diese Art der Speicherung detailliert beschrieb und auch bereits zahlreiche Beispiele für Untersuchungen zusammenfasste. Wegen der sehr grundlegenden und ausführlichen Beschreibungen wurde der Artikel von seinen Doktoranden und auch von Kollegen als „Bibel“ bezeichnet, denn hier erläutert Dieter die technischen Grundlagen der RF Speicherung, die jeder beherrschen sollte, der Experimente in solchen Speichern durchführen möchte. Ebenso werden in diesem Werk bereits zahlreiche experimentelle Möglichkeiten diskutiert, die selbst heute z.T. noch auf Ihre praktische Durchführung warten.

Ein Hochpunkt der Experimentierkunst wurde in Dieters Labor bereits in den 1990er Jahren in Freiburg erreicht. In einer sogenannten Merged Beam Apparatur überlagerte er geführte Ionen mit einem Molekularstrahl und konnte durch die präzise Einstellung der Ionenenergie Einzelstöße bei Energien bis herab in den meV Bereich untersuchen. So konnte die ebenfalls elementare Reaktion von Stickstoffionen, N+, mit Wasserstoff in einem bis dato unerreichten Detail studiert werden. Die Bildung von NH+ in N+ + H2 Stößen ist der ratenbestimmende Schritt in der Bildung interstellaren Ammoniaks (NH3) und daher kommt diesen und weiteren Untersuchungen eine wichtige Bedeutung des Verständnisses der Bildung interstellarer Moleküle zu. Hier hat Dieter Gerlich Pionierarbeit geleistet und das Gebiet der Laborastrophysik ganz wesentlich mitbegründet und gestaltet.

Ebenso fundamental wichtig war die Untersuchung der sogenannten Strahlungsassoziation in Tieftemperaturspeichern. Das wichtigste Beispiel aus dieser Serie von Untersuchungen betrifft die Bildung von CH2+ in Stößen mit dem im interstellaren Medium omnipräsenten molekularen Wasserstoff. Die Reaktion C+ + H2 => CH2+ + h n, kann demnach nur stattfinden, wenn die im Stoß überschüssige Energie über die Aussendung eines Photons (E = h n) gewährleistet wird. Dieser Prozess ist sehr unwahrscheinlich, wenn man die Lebensdauer zum Aussenden des Photons (~ms) mit der Dauer des Stoßprozesses ( 0 Übergang im H2 normalerweise aufgrund des Pauli Prinzips nicht möglich sein sollte, aber eben in einem Stoß dreier identischer Fermionen schon…

Dieter war immer voller Ideen und voll des Geistes neue Instrumente aufzubauen, die Experimente erlauben, die aktuell noch unmöglich scheinen. Das war sein Lebenselixir, sein Antrieb, seine Motivation. Im September wurde er 76 Jahre alt. Dies hielt ihn nicht davon ab, neue Zusammenarbeiten mir der Gruppe von Paola Caselli (Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik) oder mit der Gruppe von Manfred Kappes (KIT, Karlsruhe) zu starten. Sein Tod riss ihn aus diesen Aktivitäten, zu früh und völlig unerwartet.

Dieter war nicht nur der außergewöhnliche Wissenschaftler, er war auch der Gefährte und Freund, mit dem man gemeinsam den Schwarzwald erwandern konnte oder bei einem Bier am Lagerfeuer saß. Ich erinnere eine Wanderung zum Gornergrat in den Schweizer Alpen wo wir die Zukunft der Ionenphysik einmal mehr in allen Details besprachen. Wandern, Übernachtungen in einer einfachen Herberge, heiße Diskussionen bei einem kalten Bier, das macht vielleicht die Wunderformel des erfüllten Lebens unseres Freundes und Wegbereiters Dieter Gerlich aus. Wir werden ihn nicht vergessen und immer wieder mit einem Bier auf ihn anstoßen.

Following the brillant idea of associating guided ion beams and synchrotron radiation by Odile, Paul-Marie and Dieter, the CERISES team, after the retirements of our “fathers” and with younger scientists, in particular Roland Thissen and Claire Romanzin, has maintained the setup and tried to develop it to allow more and more studies on ion reactivity. In particular, it is officially associated with SOLEIL, the french synchrotron, and in the spirit of Dieter, open to all the community to help european scientists (and beyond) to access to very specific ion-molecule reaction studies. More personally, Dieter has always been for me the model of rigor and precision to follow. However, in front of such a mountain, it is difficult not to feel very small.

Nous avons appris avec une grande émotion la disparition brutale de
notre ami et collègue Dieter Gerlich. Depuis ses débuts à l’université
de Freiburg, au cœur de la forêt noire, Dieter a développé des
dispositifs radiofréquence de guidage et piégeage d’ions (octopôles
puis 22 multipôles) et n’a cessé d’en optimiser les performances. Parmi
les nombreuses applications de cette technique remarquable, citons
l’étude des collisions à basses températures et la mesure du spectre
électronique d’ions moléculaires froids qui a permis d’identifier l’ion
C60+ comme un porteur de plusieurs bandes diffuses interstellaires.

Ses contacts avec la communauté française ont démarré avec le groupe
d’Odile Dutuit, Paul Marie Guyon et Christian Alcaraz à Orsay il y a
environ 35 ans, où il avait emporté son instrument de faisceau d’ions
guidés avec l’ambition de le coupler à la source de rayonnement
synchrotron du laboratoire LURE (Laboratoire pour l’Utilisation du
Rayonnement Electromagnétique). Le projet, dénommé CERISES (Collisions
Et Réactions d’ions Sélectionnée avec des Electrons de Seuil) était
d’étudier des réactions où l’état des réactants est contrôlé, ce qui a
été appelé plus tard la chimie d’état à état, représentant un défi
expérimental extravagant à l’époque. Cet objectif est apparu très
rapidement tout à fait approprié pour son application à l’environnement
interstellaire très en dehors de l’équilibre thermodynamique et où les
réactions ion-molécule jouent un rôle important.

Entre temps, il avait obtenu un poste de professeur à Chemnitz
(anciennement Karl Marx Stadt) en 1994, où il avait déménagé son piège
à ions et où il essayait de monter un nouveau groupe. Dieter a
naturellement été un membre actif et influent du réseau européen «
Astrochemistry », piloté par Ian Smith de Birmingham qui incluait les
groupes d’expérimentateurs de Birmingham, Bordeaux, Chemnitz, Perrugia,
Rennes, de chimistes théoriciens (Bordeaux, Göttingen) et les
astrophysiciens de Manchester et Meudon. Il a immédiatement répondu
présent quand, au nom de la communauté PCMI, en construction, nous
l’avons contacté pour participer à l’analyse et la sélection des
projets expérimentaux au programme de l’époque. Sa contribution à
l’évaluation de très nombreux projets, entre les années 1996 et 2000,
fut importante et remarquable.

Plusieurs d’entre nous ont eu l’occasion de lui rendre visite à
l’occasion de rencontres qu’il organisait où les activités de
randonnées dans les forêts de Saxe et de discussions joyeuses autour
d’une bière bien fraiche accompagnaient les séances de travail et les
discussions scientifiques. Très proche de la communauté française (il
aimait bien parler français) dont il a suivi et accompagné certains
développements instrumentaux, il a également eu l’occasion d’exporter
son savoir-faire dans différents laboratoires, à Bâle, Cologne, Tucson,
Prague, Salt Lake City, Novisad… Très récemment encore, il s’était
engagé dans une nouvelle expérience au Max Planck für Extraterrestische
Physik à Munich.

Son expertise et son leadership dans l’étude de la réactivité d’état à
état et la spectroscopie des ions moléculaires à basse température ont
permis des avancées majeures en astrophysique de laboratoire. De plus,
sa proximité avec la communauté française lui a valu le prix
Gay-Lussac-Humboldt en 1996, concrétisant l‘importance de ce champ de
recherches.

Tous ceux qui l’ont côtoyé ont pu apprécier sa créativité, son
enthousiasme, sa disponibilité, sa générosité à partager ses idées et
donner des conseils toujours bienveillants et avisés. Sa disparition
laisse un grand vide.

Mit Dieter verbindet mich eine 65 jährige Freundschaft mit unzähligen Erlebnissen, Höhen und Tiefen. Kurzbeschreibung: Genial in geistiger u handwerkl. Hinsicht, vielseitig, hilfsbereit, extrem, oft Partnerin überfordernd. Bin schockiert üb. s. plötzlichen Tod. Er bleibt f. mich unvergessen !! Ruhe in Frieden! Mathias
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