Ernst August Friedrich Ruska

El ingeniero alemán Ernst August Friedrich Ruska (1906-1988) diseñó y construyó el primer microscopio electrónico, por el que fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1986.

El microscopio electrónico, como muchos otros desarrollos tecnológicos complejos basados ​​en la investigación científica actual, no puede asociarse exclusivamente con un solo inventor. A principios de la década de 1930, varios laboratorios estaban trabajando en un súper microscopio que usaría ondas de electrones, en lugar de ondas de luz, para ampliar una muestra microscópica. Sin embargo, se acepta en general que el ingeniero alemán Ernst Ruska diseñó y construyó los primeros microscopios electrónicos de trabajo (1931-1933). La contribución de Ruska a la ciencia de la física y sus aplicaciones en los campos de la biología y la medicina fue reconocida en 1986 cuando recibió el Premio Nobel junto con otros dos pioneros de la microscopía moderna, Gerd Binnig y Heinrich Rohrer.

Ernst August Friedrich Ruska nació en Heidelberg, Alemania, el 15 de diciembre de 1906. Su familia inmediata y sus parientes más cercanos estaban involucrados con las ciencias en entornos académicos y se asumió que Ernst se matricularía en una universidad alemana para realizar una carrera. Licenciatura en Ciencias. Pero Ruska, que había estado fascinada durante mucho tiempo por el progreso tecnológico de principios del siglo XX, tenía otros planes. Ingresó en colegios técnicos en Munich y Berlín para estudiar primero aeronáutica y luego ingeniería eléctrica. Ruska recibió un doctorado por el Instituto de Tecnología de Berlín en 20. El tema de su tesis doctoral fue la óptica electrónica y la tecnología de la microscopía electrónica.

Durante la siguiente década, Ruska trabajó en investigación de ingeniería para varias empresas alemanas y en 1944 recibió su Autorización, el título más alto que ofrece el sistema universitario alemán. Después de la Segunda Guerra Mundial, Ruska ocupó varios puestos distinguidos en universidades alemanas, incluida la dirección del Instituto de Microscopía Electrónica, Instituto Fritz Haber, Berlín Occidental (1957-1988).

A partir de 1939 recibió numerosos premios y reconocimientos de instituciones alemanas y extranjeras, culminando con el Premio Nobel de Física de 1986. Fue honrado por sus contribuciones a la física, la tecnología electrónica, la microscopía y la medicina. Ruska murió en Berlín Occidental el 30 de mayo de 1988.

El microscopio electrónico es un dispositivo tecnológico que se basa en el trabajo de los físicos modernos, y Ruska poseía la capacidad de moverse fácilmente entre los mundos de la física y la ingeniería eléctrica. Como estudiante tuvo la suerte de haber tenido profesores que lo alentaron en proyectos de investigación que lo acercaron a las fronteras de la física moderna. La invención del microscopio electrónico solo podría haber sido completada con éxito por alguien que tuviera un conocimiento profundo de los aspectos teóricos y prácticos de la electricidad.

La mecánica cuántica proporcionó la base teórica para la microscopía electrónica. Esta teoría se desarrolló a principios del siglo XX para explicar eventos físicos a pequeña escala, como el movimiento de los electrones. En 20, el físico francés Louis de Broglie afirmó que los electrones que se mueven a velocidades muy altas tienen una naturaleza ondulatoria. La hipótesis de la partícula ondulatoria de De Broglie abrió el camino para el establecimiento de la mecánica ondulatoria en la física y sugirió que se podría construir un microscopio utilizando ondas electrónicas. Debido a que la longitud de onda de un electrón es aproximadamente 1924 veces más pequeña que la longitud de onda de la luz visible, un microscopio electrónico es mucho más poderoso que un sistema de aumento que usa luz ordinaria. Específicamente, un microscopio de luz visible amplía un objeto hasta 12,500 veces su tamaño original; un microscopio electrónico, 2,000 de veces su tamaño original.

La primera orden del día para un diseñador de un microscopio electrónico es la construcción de un conjunto de "lentes" para enfocar el haz de electrones. En 1928, el profesor de Ruska, Max Knoll, le asignó esta tarea. En tres años, Ruska construyó un microscopio electrónico utilizando dos bobinas magnéticas especialmente diseñadas para enfocar el haz de electrones con fines de aumento. El modelo primitivo de Ruska de 1931 fue capaz de aumentar sólo 17 veces, pero produjo una imagen nítida y demostró que se podía construir un microscopio electrónico.

Pocos días después de que Ruska anunciara su nuevo microscopio, uno de sus competidores alemanes, Reinhold Rüdenberg, solicitó varias patentes que cubrían el aumento electromagnético y electrostático de haces de electrones. Aunque se le impidió a Ruska obtener la primera patente para su invención, esto no le impidió embarcarse en planes para desarrollar un modelo comercial de un microscopio electrónico. En 1938, Ruska, trabajando con un equipo de la compañía eléctrica Siemens, había construido prototipos de microscopios electrónicos capaces de aumentar 30,000 veces.

A medida que el microscopio electrónico avanzó hacia la comercialización y la eventual producción en masa, hubo varios problemas que debieron superarse. Primero, existía la necesidad de mejorar el aumento y la resolución del instrumento para producir imágenes nítidas que revelaran los detalles finos de la muestra bajo observación. En segundo lugar, era necesario idear formas de exponer muestras biológicas en el microscopio electrónico sin que fueran destruidas. El intenso haz de electrones incineró muestras de materia viva colocadas en su camino.

Ruska emprendió soluciones a estos y otros problemas, pero grupos de físicos, biólogos e ingenieros de Europa y América se unieron al trabajo de mejorar los microscopios electrónicos. Estos grupos refinaron el microscopio electrónico, convirtiéndolo en un instrumento estándar en los laboratorios avanzados de biología, ciencia médica, metalurgia y cristalografía. Aunque el microscopio electrónico moderno ha tenido muchos usos diferentes, ha demostrado ser crucial en la investigación de las estructuras celulares de la materia viva.

Otras lecturas

Puede encontrar información sobre Ernst Ruska en Frank N. Magill, Los ganadores del Premio Nobel: Física, volumen 3 (1989) y en Bertram Schwarzschild, "Premio Nobel de Física otorgado por microscopios antiguos y nuevos", Fisica hoy (Enero de 1987). Dennis Gabor, El microscopio electrónico (1944); L. Marton, Historia temprana del microscopio electrónico (1968); y Peter W. Hawkes, editor, Los inicios de la microscopía electrónica (1985) cubren la historia de la microscopía electrónica y las contribuciones de Ruska a su desarrollo. □