Molekulare Ausdrücke: Wissenschaft, Optik und Ihre Zeitleiste – Ernst Ruska

Ernst August Friedrich Ruska
(1906-1988)

Der deutsche Ingenieur Ernst Ruska entwarf und baute das erste Elektronenmikroskop, ein Gerät, das die bisherigen Auflösungsfähigkeiten weit übertraf und es Wissenschaftlern ermöglichte, Dinge zu sehen, die zu klein waren, um mit einem Lichtmikroskop gesehen zu werden. Für diese Leistung erhielt er 1986 den Nobelpreis für Physik, eine Ehre, die er in diesem Jahr mit Heinrich Rohrer und Gerd Binnig teilte, die das Rastertunnelmikroskop mitentwickelten.

Ruska wurde am 25.Dezember 1906 in Heidelberg als Sohn eines Asienprofessors und fünftes von sieben Kindern geboren. Viele seiner engsten Verwandten waren Akademiker und seine Eltern glaubten, dass auch er einem solchen Weg folgen könnte. Er studierte von 1925 bis 1927 an der Technischen Universität München und zog dann nach Berlin, um die dort ansässige Technische Universität zu besuchen. Während er noch in der Schule eingeschrieben war, begann Ruska, den Grundstein für die Leistung zu legen, die sein Vermächtnis sein würde. Unter der Leitung von Dr. Max Knoll, Ruska entwickelte ein Interesse an der Idee der Elektronenmikroskopie. Ruska erkannte, dass optische Mikroskope durch die Wellenlänge der Lichtstrahlen begrenzt waren, die zum Betrachten einer Probe verwendet wurden, und stellte fest, dass Elektronen, da sie viel kürzere Wellenlängen als Licht haben, verwendet werden könnten, um ein größeres Auflösungsvermögen zu erhalten.

1931 baute Ruska in enger Zusammenarbeit mit Knoll die erste Elektronenlinse, einen Elektromagneten, der einen Elektronenstrahl fokussieren konnte, als wäre er Licht. Mit mehreren solcher Linsen konnte er einen Prototyp eines Elektronenmikroskops konstruieren, allerdings nur mit der Fähigkeit, das magere 17-fache zu vergrößern. Dennoch hatte er bewiesen, dass die Aufgabe möglich war, und er fuhr fort, sein Design zu verbessern. Bis 1933 war Ruskas Elektronenmikroskop, das als Transmissionsmikroskop bezeichnet wird, viel leistungsfähiger. Das Instrument arbeitete, indem es Elektronen durch eine dünne Schicht der zu untersuchenden Probe leitete, die dann zu einer fotografischen Filmemulsion abgelenkt oder auf einen Fluoreszenzschirm projiziert wurden, wodurch ein Bild mit hoher Vergrößerung erzeugt wurde. Tatsächlich war das Gerät in der Lage, Proben bis zu 10-mal mehr zu vergrößern als ein zeitgenössisches Lichtmikroskop.

Um eine kommerzielle Version seines Mikroskops zu bauen, musste Ruska kurz die akademische Welt verlassen und in die Privatwirtschaft eintauchen. Er trat 1937 als Elektroingenieur in die Firma Siemens ein und das Unternehmen brachte 1939 sein erstes marktfähiges Elektronenmikroskop auf der Grundlage von Ruskas Design auf den Markt. Ruska blieb bis 1955 mit dem Unternehmen verbunden, hatte aber gleichzeitig verschiedene akademische Ämter inne. Nach seinem Ausscheiden bei Siemens wurde er Direktor des Instituts für Elektronenmikroskopie am Fritz-Haber-Institut, eine Position, die er bis 1972 innehatte.

Als Ruska 1986 den Nobelpreis erhielt, bezeichnete das Komitee sein Elektronenmikroskop als eine der wichtigsten Innovationen des 20.Jahrhunderts. Zu diesem Zeitpunkt waren weitere Verbesserungen des Geräts in der Lage, ein Objekt bis zum 1.000.000-fachen seiner ursprünglichen Größe zu vergrößern. Das Elektronenmikroskop ist ein Grundnahrungsmittel in Labors der oberen Ebene und hat es Wissenschaftlern ermöglicht, winzige Strukturen wie Viren, Proteine und sogar Atome zu untersuchen. Obwohl Ruska zwei Jahre nach seiner Auszeichnung mit dem renommierten Preis verstarb, hat seine Arbeit nach wie vor einen nachhaltigen Einfluss auf Wissenschaft und Menschheit.

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