Ernst Ruska

1.1. Sinh ra và Tuổi thơ

Ernst Ruska sinh ngày 25 tháng 12 năm 1906 tại Heidelberg, Đức. Bối cảnh gia đình và môi trường thời thơ ấu của ông đã định hình niềm đam mê khoa học, dẫn lối cho sự nghiệp sau này của ông.

1.2. Thời sinh viên và Nghiên cứu ban đầu

Ruska bắt đầu con đường học vấn của mình tại Đại học Kỹ thuật München (Technische Universität München) từ năm 1925 đến năm 1927. Sau đó, ông chuyển đến Technische Universität Berlin (nay là Đại học Kỹ thuật Berlin) để tiếp tục nghiên cứu. Tại đây, ông đã đưa ra một giả thuyết mang tính cách mạng: các kính hiển vi sử dụng điện tử, với bước sóng ngắn hơn ánh sáng tới 1.000 lần, có thể tạo ra hình ảnh chi tiết hơn rất nhiều so với kính hiển vi quang học, vốn bị giới hạn bởi kích thước bước sóng của ánh sáng.

Năm 1931, ông đã chứng minh thành công rằng một cuộn dây từ tính có thể hoạt động như một thấu kính điện tử. Tiếp nối phát hiện này, vào năm 1933, ông đã sử dụng nhiều cuộn dây từ tính nối tiếp nhau để chế tạo chiếc kính hiển vi điện tử đầu tiên, đặt nền móng vững chắc cho một kỷ nguyên mới trong nghiên cứu khoa học. Trong giai đoạn này, ông cũng cộng tác chặt chẽ với Max Knoll, người đã cùng ông nghiên cứu và phát triển những khái niệm ban đầu này.

2.1. Phát triển Kính hiển vi điện tử

Sau khi hoàn thành bằng tiến sĩ vào năm 1933, Ruska tiếp tục chuyên sâu nghiên cứu trong lĩnh vực quang học điện tử. Ông đã chứng minh một cách chi tiết rằng việc sử dụng một cuộn dây từ tính có thể hoạt động như một thấu kính điện tử, tập trung chùm electron. Nguyên lý này đã cho phép ông xây dựng một hệ thống gồm nhiều thấu kính điện tử liên tiếp, dẫn đến sự ra đời của chiếc kính hiển vi điện tử đầu tiên vào năm 1933. Tầm quan trọng nguyên lý của nó nằm ở việc khai thác bước sóng cực ngắn của electron, vượt qua giới hạn của kính hiển vi quang học và mở ra khả năng quan sát các cấu trúc siêu nhỏ mà trước đây không thể nhìn thấy được.

2.2. Hoạt động tại Siemens và các tổ chức khác

Sau khi rời trường đại học, Ernst Ruska bắt đầu sự nghiệp chuyên nghiệp tại Fernseh AG ở Berlin-Zehlendorf. Từ năm 1937, ông chuyển sang làm việc tại Siemens-Reiniger-Werke AG, một nhánh của tập đoàn Siemens. Tại Siemens, ông đóng vai trò then chốt trong việc phát triển kính hiển vi điện tử thương mại đầu tiên, được sản xuất vào năm 1939.

Ngoài việc phát triển công nghệ kính hiển vi điện tử, Ruska còn tích cực làm việc tại nhiều viện khoa học khác. Ông cũng khuyến khích Siemens thành lập một phòng thí nghiệm dành cho các nhà nghiên cứu khách mời, nhằm thúc đẩy hợp tác khoa học. Phòng thí nghiệm này ban đầu được lãnh đạo bởi em trai của ông, Helmut Ruska, một bác sĩ y khoa đã có những đóng góp quan trọng trong việc phát triển ứng dụng của kính hiển vi điện tử cho các mục đích y học và sinh học.

2.3. Sự nghiệp sau này và Hoạt động học thuật

Vào năm 1955, Ernst Ruska rời Siemens và đảm nhiệm vị trí Giám đốc Viện Kính hiển vi Điện tử của Viện Fritz Haber (Fritz Haber Institute) thuộc Hiệp hội Max Planck. Ông giữ chức vụ này cho đến khi nghỉ hưu vào năm 1974. Đồng thời, từ năm 1957, ông cũng là giáo sư tại Đại học Kỹ thuật Berlin (Technische Universität Berlin) cho đến năm 1974. Trong thời gian này, ông tiếp tục nghiên cứu, giảng dạy và hướng dẫn các thế hệ nhà khoa học kế cận.

7.1. Đóng góp cho Khoa học và Công nghệ

Việc phát minh và phát triển kính hiển vi điện tử của Ernst Ruska là một đóng góp mang tính cách mạng, mở ra một kỷ nguyên mới trong khoa học và công nghệ. Trước khi có kính hiển vi điện tử, khả năng quan sát các cấu trúc siêu nhỏ bị hạn chế nghiêm trọng bởi giới hạn vật lý của ánh sáng. Phát minh này đã giúp các nhà khoa học có thể nhìn thấy các vật thể ở thang độ nanomet, vượt xa khả năng của kính hiển vi quang học.

Tác động của kính hiển vi điện tử đã lan tỏa đến nhiều lĩnh vực khác nhau:

• Trong vật lý và khoa học vật liệu, nó cho phép nghiên cứu cấu trúc của tinh thể, hợp kim, và các vật liệu tiên tiến ở cấp độ nguyên tử và phân tử.
• Trong sinh học, kính hiển vi điện tử đã làm lộ ra cấu trúc chi tiết của tế bào, bào quan, virus, và các vi khuẩn, từ đó cách mạng hóa sự hiểu biết về cơ chế sống.
• Trong y học, nó hỗ trợ chẩn đoán bệnh, nghiên cứu bệnh lý học, và phát triển các phương pháp điều trị mới, đặc biệt là trong việc nghiên cứu virus học và ung thư.

Nhờ kính hiển vi điện tử, con người có thể khám phá những bí ẩn của thế giới siêu nhỏ, từ đó thúc đẩy sự phát triển của công nghệ nano, điện tử học và nhiều ngành công nghiệp hiện đại khác.