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FísicaBiografía

Ruska, Ernst (1906-1988).

Físico e ingeniero electrónico alemán nacido en Heidelberg (en el estado federado de Baden-Württemberg) el 25 de diciembre de 1906 y fallecido en Berlín Occidental el 25 de mayo de 1988. Fue galardonado con el Premio Nobel de Física -que compartió con su compatriota Gerd Karl Binning (1947- ) y con el suizo Heinrich Rohrer (1933- )- "por sus investigaciones en óptica electrónica y por la construcción del primer microscopio electrónico". Su nombre completo era Ernst August Friedrich Ruska.

Nacido en el seno de una familia numerosa -fue el quinto de siete hijos habidos del matrimonio entre el profesor Julius Ruska y Elisbeth Merx-, recibió desde niño una espléndida formación académica impulsada por su progenitor. Pronto mostró una clara inclinación hacia la Ciencia y la Tecnología; y así, tras haber concluido sus estudios primarios y secundarios -que había realizado en una escuela pública de Heidelberg-, en 1925 se matriculó en la Technischen Hochschule (Universidad Politécnica) de Munich, para iniciar la carrera de Ingeniería electrónica.

Dos años después (1927), el joven Ruska viajó a Berlín para completar su carrera en la Technischen Hochschule de dicha ciudad, al tiempo que realizaba sus primeras prácticas en las sedes que allí tenían algunas empresas de gran prestigio, como la Brown-Boveri & Co y la Mannheim and Siemens & Halske Ltd. Poco después, comenzó a compaginar sus estudios en la Universidad Politécnica de Berlín con una formación especializada que recibía en el Instituto de Alto Voltaje, a la sazón dirigido por el profesor Adolf Matthias.

Allí, bajo la tutela de Max Knoll, Ernst Ruska realizó sus cursos de doctorado, especializándose en el desarrollo de un osciloscopio de rayos catódicos de alto rendimiento. Al mismo tiempo, estudió con gran aprovechamiento la fabricación de instrumentos y materiales para la construcción de edificios; pero, sobre todo, centró su interés en las lecciones prácticas y teóricas que recibió acerca del comportamiento óptico de los rayos de electrones.

En el curso de este doctorado, entre 1928 y 1929, Ruska realizó su primer trabajo científico, consistente en una demostración teórica y experimental de la teoría de Busch sobre los campos magnéticos, las corrientes eléctricas y las lentres de electrones. Fue entonces cuando descubrió que la longitud focal de las ondas se podía acortar con una cubierta de hierro, de donde surgió la lente que, a partir de entonces, habría de se utilizada en los microscopios magnéticos de alta resolución, capaces de detectar electrones.

Estos hallazgos del joven doctorando de Heidelberg hicieron posible que éste y su maestro Knoll desarrollasen, a partir de 1931, el primer microscopio electrónico, con el que fue posible captar dos de los procesos más importantes para la reproducción de imágenes: la emisión y la radiación. Dos años después, el propio Ruska, en solitario, construyó el primer microscopio electrónico tal y como hoy lo conocemos.

En 1934, el ingeniero alemán concluyó su tesis doctoral, centrada en las lentes electrónicas que manejan longitudes cortas focales. Poco después, consciente de que la fuerte inversión requerida por sus inventos no podía surgir del entorno académico, Ruska dirigió sus pasos laborales hacia la empresa privada, donde sus descubrimientos podrían generar buenos dividendos (y recibir, en contrapartida, un fuerte apoyo económico para su progresivo perfeccionamiento). Fue así como ingresó en la Fernseh Ltd., donde asumió la dirección del departamento de receptores y transmisores de televisión, así como el encargo de desarrollar las células fotoeléctricas.

En colaboración con el doctor Bodon von Borries, trabajó por aquel entonces en el perfeccionamiento de los microscopios electrónicos de alta resolución, cada vez más potentes que los anteriores. Fue una colaboración con la empresa Siemens & Halske (1936-1937), de la que acabó surgiendo, en Berlín, el Laboratory for Electron Optics (Laboratorio de Óptica Electrónica), donde, entre otros instrumentos, se fabricó el "Siemens Super Microscope".

Simultáneamente, el doctor en Medicina Helmut Ruska, hermano de Ernst August Friedrich, comenzaba a aplicar los microscopios fabricados por éste a las investigaciones médicas y biológicas. La compañía Siemens, convencida de que su microscopio iba a ser requerido por científicos especializados en las más diversas materias, decidió invertir más en los proyectos de Ruska y fundó, para ello, en 1940, un ambicioso Instituto de Investigación y Desarrollo en el que pronto trabajaron físicos e ingenieros de todo el mundo, y del que llegaron a salir más de doscientas publicaciones científicas en apenas tres años. Al frente de dicho instituto, Ruska logró que, en 1945, más de treinta y cinco instituciones (alemanas y extranjeras) estuviesen equipadas con los potentes microscopios electrónicos fabricados por Siemens.

Tras la II Guerra Mundial (1939-1945), Ruska y otros científicos e ingenieros alemanes se entregaron en cuerpo y alma a la reconstrucción del Institute of Electron Optics, de Berlín, que había sido destruido por los bombardeos. Allí logró desarrollar un nuevo modelo de microscopio electrónico, el "Elmiskop I", que, a mediados de la década de los cincuenta, ya era empleado por más de mil doscientas instituciones de todo el mundo.

Simultáneamente, el ingeniero alemán colaboraba con otros organismos y asociaciones científicas interesados también en el desarrollo de sus microscopios electrónicos, como la Universidad Politécnica de Berlín (en la que ingresó como profesor en 1944); la Academia Alemana de las Ciencias, de Berlín, en la que trabajó entre 1947 y 1948; la Facultad de Medicina y Biología de la Universidad de Berlín; y el acreditado Instituto Fritz Haber, de la Sociedad Max Planck (Berlín), donde entró en calidad de Jefe de Departamento. A partir de 1955 dejó de prestar sus servicios laborales en la empresa Siemens, y dos años después fue nombrado Director del recién nombrado Instituto de la Sociedad Max Planck.

Jubilado de toda actividad de ingeniería a partir del 31 de diciembre de 1974, Ernst August Friedrich Ruska falleció en Berlín catorce años después, a la edad de ochenta y dos.

Profesor honorario en la Universidad de Berlín, Ruska fue investido como doctor honoris causa por las universidades de Kiel, Módena, Berlín y Toronto. Miembro de las más prestigiosas instituciones científicas de Alemania, perteneció también, en calidad de socio de honor, a la Asociación Francesa de Microscopía Electrónica, a la Asociación Japonesa de Microscopía Electrónica, y a la Royal Microscopical Society (del Reino Unido).

Aparte del Nobel, en su larga trayectoria profesional figuran otros galardones y distinciones tan relevantes como el Premio Senckenberg, de la Universidad de Frankfurt am Main (1939); la Medalla Silberne Leibniz, de la Academia de Ciencias de Berlín (1941); el premio Albert-Lasker, de la American Public Health Association, de San Francisco (1960); la Medalla de Oro Diesel (1968); la Medalla Duddel del Instituto de Física de Londres (1975); la Medalla Cothenius (1975); la Medalla Albert von Gräfe (1983); y la Medalla Robert Koch (1986).

El microscopio electrónico

Los microscopios ópticos tradicionales, al trabajar con luz visible, presentan una clara limitación: son incapaces de detectar objetos de tamaño inferior a la longitud de onda de la luz empleada, comprendida entre 3'75 y 7'5 diezmillonésimas de metro (o, lo que es lo mismo, 0'375-0'75 micras).

La invención del microscopio de luz ultravioleta supuso, en su momento, un notable avance, ya que con él se pudo empezar a distinguir puntos separados por una décima de micra. Pero la gran revolución en este campo llegó con el microscopio electrónico de Ruska, capaz de enfocar las ondas asociadas a los electrones.

Desde 1924, tras los descubrimientos de Louis de Broglie (1892-1987), se sabía que el electrón se comporta unas veces como onda y otras como partícula (fenómeno conocido como "dualidad onda-partícula del electrón"). Los estudios de este brillante físico francés habían determinado también que la onda asociada al electrón tiene un longitud variable en función de su velocidad, aunque puede fijarse en un angstrom (10-10 metros, o, lo que es lo mismo, una diezmillonésima de milímetro).

Esta longitud de onda coincide con el diámetro del átomo y su distancia de separación en los cristales, lo que permitió suponer que con la onda asociada a los electrones se podría fabricar un microscopio de resolución infinitamente mayor que la del óptico. Pero, hasta la aparición de Ruska, nadie había sido capaz de encontrar lentes que pudiesen enfocar dichas ondas.

El ingeniero de Heidelberg resolvió este problema sirviéndose de bobinas eléctricas, con las que llegó a construir microscopios capaces de ofrecer desde cincuenta mil a cuatrocientos mil aumentos, lo que, entre otras muchas aplicaciones, permite detectar numerosos virus, con el consiguiente avance de la Medicina y la Biología. Más adelante, merced a las nuevas técnicas de procesamiento de imágenes, las microfotografías obtenidas por los microscopios electrónicos han podido ser tratadas hasta eliminar su característica naturaleza borrosa, con lo que, en algunos casos, se han llegado a conseguir cinco millones de aumentos.

Autor

  • J. R. Fernández de Cano.