ريتشارد إرنست: صانع أدوات الكيمياء الحديثة

في مكان ما فوق المحيط الأطلسي في أكتوبر 1991، دُعي كيميائي سويسري إلى قمرة قيادة طائرة ركاب وتلقى رسالة لاسلكية: لقد فاز بجائزة نوبل في الكيمياء. كان هذا تسليماً مناسباً بشكل غريب لريتشارد إرنست، الرجل الذي كانت مسيرته المهنية بأكملها تتلخص في بناء الأدوات التي سيرى الآخرون من خلالها. لم يدّعِ لنفسه أكثر من ذلك. لقد وصف نفسه، بطريقة متواضعة، بأنه "صانع أدوات" وليس عالماً - وهو ما قلل من شأن ما جعلته أدواته ممكناً.

طفولة في فينترتور ومواد كيميائية لعم

وُلد إرنست في 14 أغسطس 1933 في فينترتور بسويسرا، لأبوين هما روبرت إرنست وإيرما إرنست-برونر. نشأ في منزل بناه جده، وهو تاجر، في عام 1898 - وهو نوع من الاستمرارية السويسرية الصلبة التي تميل إلى إنتاج إما أشخاص ممتثلين أو أشخاص يقومون بهدوء بشيء غريب في العلية. قام إرنست بالأخير. في سن الثالثة عشرة، اكتشف مجموعة كيميائية تركها عم متوفى وبدأ العمل بها بحماس أكثر من الحذر، مما تسبب في انفجارات أزعجت والديه.

جاء الشغف الآخر في وقت مبكر ولم يغادر أبداً. كان يعزف على التشيلو وفكر لفترة في التأليف الموسيقي كمهنة. لم تكن الاهتمامات متناقضة كما تبدو: فكلاهما تمرين في حل الإشارات المعقدة المتراكبة إلى شيء يمكن للأذن أو العين قراءته، وكان إرنست سيقضي حياته المهنية في القيام بذلك بالضبط مع الترددات المنبعثة من النوى الذرية.

المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ

حصل على دبلومه في الكيمياء في المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ (ETH Zurich) في عام 1957، وتأهل كمهندس كيميائي (Diplomierter Ingenieur Chemiker)، وبقي للحصول على الدكتوراه في الكيمياء الفيزيائية، والتي أكملها في عام 1962. كانت الأطروحة حول الرنين المغناطيسي النووي - وهي الظاهرة التي تمتص بها النوى الذرية الموضوعة في مجال مغناطيسي موجات الراديو وتعيد إصدارها بترددات تكشف عن بيئتها الكيميائية. من حيث المبدأ، يمكن للرنين المغناطيسي النووي الكشف عن بنية أي جزيء. في الممارسة العملية، في عام 1962، كان غير حساس بشكل مؤلم: كان يجب أن تكون العينات كبيرة، والقياسات بطيئة، وأي شيء مخفف أو معقد - أي أي شيء بيولوجي - كان بعيد المنال.

شركة فاريان أسوشيتس وتحويل فوريه

في عام 1963، انضم إرنست إلى شركة فاريان أسوشيتس (Varian Associates) في كاليفورنيا كعالم، وهناك أنتج الابتكار الذي غير المجال. كان الرنين المغناطيسي النووي التقليدي يمسح الترددات ببطء واحدة تلو الأخرى. كان نهج إرنست هو ضرب العينة بنبضة قصيرة تثير جميع الترددات في وقت واحد، ثم استخدام تحويل فوريه لفك تشابك الفوضى الناتجة من الإشارات المتداخلة إلى طيف. كان الكسب في الحساسية هائلاً. أصبحت التجارب التي كانت مستحيلة روتينية؛ وأصبحت الجزيئات التي كانت غير مرئية لأنها كانت موجودة بكميات ضئيلة فقط قابلة للقراءة. في فاريان، طور أيضاً تقنيات فصل الضوضاء، وهي وسيلة أخرى لتنظيف الأطياف المزدحمة.

يعد الرنين المغناطيسي النووي بتحويل فوريه هو السبب في أن الكيمياء اليوم يمكنها تحديد بنية مركب غير معروف في فترة بعد الظهر بدلاً من موسم كامل، وهو السلف المباشر للتصوير بالرنين المغناطيسي، وهي التكنولوجيا التي حولت نفس الفيزياء إلى طريقة للنظر داخل جسم الإنسان الحي دون فتحه.

البعد الثاني

عاد إرنست إلى المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ في عام 1968 كمحاضر، وأصبح أستاذاً مساعداً في عام 1970، وأستاذاً مشاركاً في عام 1972، وفي عام 1976، أستاذاً كاملاً للكيمياء الفيزيائية. أدار مختبر الكيمياء الفيزيائية وهناك طور التقدم الكبير الثاني في مسيرته المهنية: الرنين المغناطيسي النووي ثنائي الأبعاد، جنباً إلى جنب مع مجموعة من تقنيات النبض الجديدة.

إذا كان الرنين المغناطيسي النووي بتحويل فوريه قد جعل الأطياف أسرع، فإن الرنين المغناطيسي النووي ثنائي الأبعاد جعلها مفهومة. من خلال نشر المعلومات عبر محورين للتردد، فكت طرق إرنست تشابك الأطياف التي كانت مزدحمة بشكل ميؤوس منه في بُعد واحد، والأهم من ذلك، كشفت أي النوى كانت مقترنة بأي منها - أي أي الذرات كانت تجلس بالقرب من أي منها. هذه معلومات هيكلية. هذا ما سمح للرنين المغناطيسي النووي بالانتقال من الجزيئات الصغيرة إلى البروتينات والأحماض النووية، وهذا هو السبب في أن البيولوجيا الهيكلية اليوم لديها طريقتان عظيمتان بدلاً من واحدة.

جائزة نوبل والأوسمة التي تلتها

مُنحت جائزة نوبل في الكيمياء لعام 1991 لإرنست وحده، "لمساهماته في تطوير منهجية مطيافية الرنين المغناطيسي النووي (NMR) عالية الدقة" - وهو اقتباس بسيط بشكل غير عادي لمجموعة من الأعمال ذات العواقب غير العادية.

جاء الباقي بالتسلسل: جائزة مارسيل بينويست في عام 1985، وميدالية جون جامبل كيركوود في عام 1989، وفي عام نوبل نفسه حصل على كل من جائزة وولف في الكيمياء وجائزة لويزا غروس هورويتز. حصل على ميدالية تاديوس رايششتاين في عام 2000 ووسام نجمة رومانيا في عام 2004، وانتُخب عضواً أجنبياً في الجمعية الملكية في عام 1993. حصل على دكتوراه فخرية من ست مؤسسات وكان ينتمي إلى الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة، والأكاديمية الألمانية الوطنية للعلوم ليوبولدينا، والأكاديمية الروسية للعلوم، والأكاديمية الكورية للعلوم والتكنولوجيا، وأكاديمية بنغلاديش للعلوم، ومنذ عام 2002، أكاديمية العلوم الإستونية كعضو أجنبي.

لفائف التبت والتقاعد

تقاعد إرنست في عام 1998، لكن عادة صانع الأدوات لم تتقاعد. كان جامعاً جاداً لفن لفائف التبت (ثانكا)، وبدلاً من الإعجاب بها بشكل سلبي، وجه أدواته الخاصة نحوها، وحلل الأصباغ لتحديد مصدر الدهانات وعمر اللفائف. ظلت الموسيقى والفن بمثابة ثقل موازن للمختبر طوال حياته.

تزوج من ماغدالينا كيلهولز، وأنجبا ثلاثة أطفال: آنا ماغدالينا، وكاتارينا إليزابيث، وهانز-مارتن والتر.

فينترتور، 2021

توفي ريتشارد إرنست في 4 يونيو 2021 في فينترتور، المدينة التي ولد فيها، عن عمر يناهز سبعة وثمانين عاماً. عاشت أدواته بعده في كل قسم كيمياء وكل جناح أشعة مستشفى على وجه الأرض - وهو إرث كبير جداً لرجل أصر على أنه صنع الأدوات فقط.