Richard Ernst: El fabricante de herramientas de la química moderna

En algún lugar sobre el Atlántico en octubre de 1991, un químico suizo fue invitado a la cabina de un avión y recibió un mensaje de radio: había ganado el Premio Nobel de Química. Fue una entrega extrañamente apropiada para Richard Ernst, un hombre cuya carrera consistió enteramente en construir los instrumentos a través de los cuales otras personas verían. Nunca reclamó más para sí mismo que eso. Se describió a sí mismo, de manera desarmante, como un "fabricante de herramientas" en lugar de un científico, lo cual subestimaba por mucho lo que sus herramientas hacían posible.

Una infancia en Winterthur y los productos químicos de un tío

Ernst nació el 14 de agosto de 1933 en Winterthur, Suiza, hijo de Robert Ernst e Irma Ernst-Brunner. Creció en una casa que su abuelo, un comerciante, había construido en 1898: el tipo de sólida continuidad suiza que tiende a producir conformistas o personas que hacen algo extraño en el ático en silencio. Ernst hizo lo segundo. A los trece años descubrió una colección de química dejada por un difunto tío y comenzó a trabajar con ella con más entusiasmo que precaución, produciendo explosiones que alarmaron a sus padres.

La otra pasión llegó antes y nunca se fue. Tocaba el violonchelo y durante un tiempo consideró la composición como carrera. Los dos intereses estaban menos opuestos de lo que parecen: ambos son ejercicios para resolver señales complejas superpuestas en algo que el oído o el ojo pueden leer, y Ernst pasaría su vida profesional haciendo precisamente eso con las frecuencias emitidas por los núcleos atómicos.

ETH Zúrich

Obtuvo su diploma en química en la ETH Zúrich en 1957, calificando como Diplomierter Ingenieur Chemiker, y permaneció para un doctorado en química física, completado en 1962. La tesis fue sobre resonancia magnética nuclear: el fenómeno por el cual los núcleos atómicos colocados en un campo magnético absorben y reemiten ondas de radio a frecuencias que revelan su entorno químico. En principio, la RMN podría revelar la estructura de cualquier molécula. En la práctica, en 1962, era dolorosamente insensible: las muestras tenían que ser grandes, las mediciones lentas, y cualquier cosa diluida o complicada (es decir, cualquier cosa biológica) estaba fuera de alcance.

Varian Associates y la transformada de Fourier

En 1963, Ernst se unió a Varian Associates en California como científico, y allí produjo la innovación que cambió el campo. La RMN convencional recorría lentamente las frecuencias una a una. El enfoque de Ernst fue golpear la muestra con un pulso corto que excitaba todas las frecuencias a la vez, luego usar la transformación de Fourier para separar la mezcla resultante de señales superpuestas en un espectro. La ganancia en sensibilidad fue enorme. Los experimentos que habían sido imposibles se volvieron rutinarios; las moléculas que habían sido invisibles porque estaban presentes solo en cantidades traza se volvieron legibles. En Varian también desarrolló técnicas de desacoplamiento de ruido, otro medio para limpiar espectros abarrotados.

La RMN de transformada de Fourier es la razón por la cual la química hoy puede determinar la estructura de un compuesto desconocido en una tarde en lugar de una temporada, y es el ancestro directo de la resonancia magnética, la tecnología que convirtió la misma física en una forma de mirar dentro de un cuerpo humano vivo sin abrirlo.

La segunda dimensión

Ernst regresó a la ETH Zúrich en 1968 como profesor, se convirtió en profesor asistente en 1970, profesor asociado en 1972 y, en 1976, profesor titular de Química Física. Dirigió el Laboratorio de Química Física y allí desarrolló el segundo gran avance de su carrera: la RMN bidimensional, junto con un conjunto de nuevas técnicas de pulso.

Si la RMN de transformada de Fourier hizo que los espectros fueran más rápidos, la RMN bidimensional los hizo inteligibles. Al extender la información a través de dos ejes de frecuencia, los métodos de Ernst desenredaron espectros que estaban irremediablemente congestionados en una dimensión y, crucialmente, revelaron qué núcleos estaban acoplados a cuáles, es decir, qué átomos estaban cerca de cuáles. Eso es información estructural. Es lo que permitió que la RMN pasara de moléculas pequeñas a proteínas y ácidos nucleicos, y es la razón por la que la biología estructural hoy tiene dos grandes métodos en lugar de uno.

El Premio Nobel y los honores que siguieron

El Premio Nobel de Química de 1991 fue otorgado a Ernst solo, "por sus contribuciones al desarrollo de la metodología de la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) de alta resolución", una cita inusualmente simple para un cuerpo de trabajo inusualmente consecuente.

El resto llegó en secuencia: el Premio Marcel Benoist en 1985, la Medalla John Gamble Kirkwood en 1989, y en el mismo año del Nobel, tanto el Premio Wolf en Química como el Premio Louisa Gross Horwitz. Recibió la Medalla Tadeus Reichstein en 2000 y la Orden de la Estrella de Rumania en 2004, y fue elegido miembro extranjero de la Royal Society en 1993. Poseía doctorados honorarios de seis instituciones y pertenecía a la Academia Nacional de Ciencias de EE. UU., la Academia Nacional de Ciencias Alemana Leopoldina, la Academia Rusa de Ciencias, la Academia Coreana de Ciencia y Tecnología, la Academia de Ciencias de Bangladesh y, desde 2002, la Academia de Ciencias de Estonia como miembro extranjero.

Rollos tibetanos y jubilación

Ernst se jubiló en 1998, pero el hábito del fabricante de herramientas no. Era un coleccionista serio de arte de rollos tibetanos, y en lugar de admirarlo pasivamente, dirigió sus propios instrumentos hacia él, analizando los pigmentos para determinar de dónde provenían las pinturas y qué edad tenían los rollos. La música y el arte siguieron siendo el contrapeso al laboratorio durante toda su vida.

Se casó con Magdalena Kielholz y tuvieron tres hijos: Anna Magdalena, Katharina Elisabeth y Hans-Martin Walter.

Winterthur, 2021

Richard Ernst murió el 4 de junio de 2021 en Winterthur, la ciudad donde nació, a la edad de ochenta y siete años. Sus instrumentos le sobrevivieron en cada departamento de química y cada suite de radiología hospitalaria de la tierra, un legado bastante grande para un hombre que insistía en que solo fabricaba las herramientas.