Ernst Ruska: biografia, contribuições e reconhecimentos - Ciência - 2023

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Ernst Ruska (1906-1988) foi um físico alemão de destaque que conseguiu obter o Prêmio Nobel de Física em 1986, devido ao seu trabalho na área de óptica eletrônica, bem como sua contribuição para o projeto do primeiro microscópio eletrônico. Seus estudos de lentes eletrônicas com distâncias focais curtas foram um fator determinante e fundamental na subsequente inovação e invenção do microscópio eletrônico.

Ele lidou com a prova experimental e matemática da teoria de Busch sobre o efeito do campo magnético de uma bobina de fio, através da qual passa uma corrente elétrica, que é então usada como lente de elétrons. Graças a essa descoberta, ele projetou a lente polschuh, que desde então foi incorporada a todos os microscópios eletrônicos magnéticos de alta resolução.

Um trabalho posterior, realizado em conjunto com Max Knoll, levou-o em 1931 a inventar o primeiro microscópio eletrônico. Com este instrumento foram introduzidos dois dos processos mais importantes para a reprodução de imagens: os princípios de emissão e radiação.

Em 1933, ele conseguiu colocar em uso um microscópio eletrônico de sua própria construção, que pela primeira vez deu melhor definição do que um microscópio de luz. Durante sua vida, Ruska recebeu vários reconhecimentos, como a nomeação de doutorado honorário pelas universidades de Berlim, Kiel, Toronto e Modena.

Biografia

Vida pessoal

Ernst August Friedrich Ruska nasceu na cidade de Heidelberg, Alemanha, em 25 de dezembro de 1906. Seus pais eram Julius Ferdinand Ruska e Elisabeth Merx. Este casamento teve mais cinco filhos além de Ernst.

Seu pai era professor e orientalista, conhecido por seu trabalho sobre a história da ciência durante o período islâmico. No período da Primeira Guerra Mundial, Ernst sofreu a perda de Hans, seu irmão mais velho.

Em 1937, Ruska casou-se com Irmela Ruth Geigis e teve três filhos. No final da Segunda Guerra Mundial teve mais dois filhos, mas fruto de uma relação que teve com um trabalhador da Siemens. A esposa finalmente aceitou e, nos aniversários de Ernst, ele se reunia com as duas famílias.

Ele era um homem totalmente dedicado ao seu trabalho. Ele morreu em 27 de maio de 1988 em Berlim.

Estudos

Ernst estudou na mesma escola onde seu pai ensinava. Esse período de estudos foi fundamental para suas conquistas posteriores, pois foi nessa fase que começou a se interessar pelas invenções eletrônicas.

Ao terminar o ensino médio, continuou seus estudos na Escola Técnica de Munique, onde começou a estudar eletrônica entre 1925 e 1927. Em seguida, continuou os estudos na Universidade de Munique até 1931, onde conseguiu se formar em engenharia eletrônica.

Estagiou na Mannheim, Brown-Boveri & Co e Siemens & Halske Ltda em Berlim. Enquanto estudava na Universidade de Berlim, começou a trabalhar no High Voltage Institute, cujo diretor era o professor Adolf Matthias. Lá, ele se familiarizou com a tecnologia de alta tensão e vácuo.

Junto com outros alunos de doutorado e seu colega Max Knoll, ele desenvolveu um osciloscópio de raios catódicos de alto desempenho. Seu interesse estava focado no desenvolvimento de materiais para a construção de instrumentos de vácuo de acordo com os princípios da construção.

Por outro lado, ele se concentrou na continuação de aulas teóricas e experimentos práticos sobre o comportamento óptico de feixes de elétrons.

Em 1934, Ernst Ruska continuou seus estudos na Universidade de Berlim, onde recebeu o título acadêmico de doutor, após trabalhar com lentes eletrônicas com distâncias focais curtas, que mais tarde foram fundamentais para inventar o microscópio eletrônico.

Contribuições para a ciência

Entre 1928 e 1929 realizou seu primeiro estudo teórico e experimental sobre o trabalho de Busch sobre o efeito do campo magnético por meio de uma bobina de fio. Isso passa a corrente elétrica e pode ser usado como uma lente de elétrons.

Graças à realização deste trabalho, Ruska pôde verificar que as ondas podiam ser encurtadas através de uma tampa de ferro devido ao comprimento focal. A partir desse momento, surgiram as lentes que seriam incorporadas aos futuros microscópios magnéticos de alta resolução, que tinham a capacidade de detectar elétrons.

O primeiro microscópio eletrônico

No final dos anos 1930, junto com Max Knoll, ele projetou o primeiro microscópio eletrônico, baseado no trabalho anterior de Louis-Victor De Broglie sobre as propriedades dos elétrons.

No microscópio eletrônico, ele conseguiu fazer com que os campos magnético e elétrico gerassem mudanças nos feixes eletrônicos semelhantes à refração das lentes ópticas nas ondas de luz.

Para o funcionamento do microscópio eletrônico, a fonte de luz foi substituída por uma fonte de elétrons. Isso foi causado por um canhão de tungstênio e pelo uso de dispositivos eletrostáticos e magnéticos. Eles conseguiram desviar os elétrons da mesma forma que as lentes faziam com os raios de luz.

O canhão de elétrons produz um feixe de elétrons acelerado por alta voltagem e focado através de um vácuo absoluto e lentes magnéticas. O feixe cruza então a amostra, previamente desidratada e em alguns casos coberta por uma fina camada metálica.

Por fim, a ampliação é realizada por meio de um conjunto de lentes magnéticas e a imagem é formada em uma chapa fotográfica com emulsão de grãos ultrafinos, perfeita para grandes ampliações. Também era possível transferir a imagem para um computador e impactar os elétrons em uma tela sensível.

Reconhecimentos

Ernst foi feito doutor honoris causa das universidades de Kiel, Berlim, Toronto e Modena. Da mesma forma, ele pertenceu a várias associações científicas, como as associações inglesas, francesas e japonesas de microscopia eletrônica. Durante sua vida, ele recebeu os seguintes prêmios e reconhecimentos:

- Prêmio Senckenberg em 1939 pela Universidade de Frankfurt.

- Medalha Silberne da Academia de Ciências de Berlim, em 1941.

- Prêmio Albert-Lasker da American Public Health Association, San Francisco em 1960.

- A medalha de ouro Diesel em 1969

- A Medalha Duddel do Instituto de Física de Londres em 1975.

- Medalha Albert von Gräfe em 1983.

- Medalha Robert Koch em 1986.

Em 1986, Ernst Ruska compartilhou o Prêmio Nobel de Física com Gerd Binnig e Heinrich Rohrer. Ele obteve cinquenta por cento do prêmio econômico, justamente pelo projeto do primeiro microscópio eletrônico e por suas contribuições em óptica eletrônica.

Infelizmente, Reinhold Rüdenberg, que pertencia à Siemens, estava à frente dele com o depósito da patente. Ruska, percebendo isso, reivindicou e finalmente obteve prioridade. No entanto, Rüdenberg conseguiu a patente do microscópio eletrônico para os Estados Unidos.

Referências

Deutsche Biographie - Ruska, Ernst. (2019). Retirado de deutsche-biographie.de
Ernst Ruska (1906-1988). (2019). Retirado de historiadelamedicina.org
Ernst Ruska | Engenheiro alemão. (2019). Retirado de britannica.com
O Prêmio Nobel de Física 1986. (2019). Retirado de nobelprize.org
Ernst Ruska - o inventor do microscópio eletrônico. (2019). Retirado de leo-em.co.uk