Richard R. Ernst, ein Schweizer Chemiker, der 1991 den Nobelpreis für seine Arbeiten zur Verfeinerung der Kernspinresonanz- oder NMR-Spektroskopie erhielt, die leistungsstarke chemische Analysemethode der MRT-Technologie, starb am 4. Juni in Winterthur in der Nordschweiz. Er war 87.
Die Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich), an der Dr. Ernst fast seine gesamte Karriere verbracht hatte, gab den Tod auf ihrer Website bekannt. Es wurde kein Grund angegeben.
Dr. Ernst – dessen Arbeit und Interessen Chemie, Physik, Mathematik, Musik und Kunst umfassten – trug dazu bei, die NMR von einer zeitintensiven Nischentechnik zu einem kritischen wissenschaftlichen Werkzeug zu entwickeln, das routinemäßig in örtlichen Krankenhäusern und Chemielabors verwendet wird.
Als Chemiker war er herausragend.
„Ihn mit Einstein zu vergleichen, würde Physiker beleidigen“, sagt Jeffrey A. Reimer, NMR-Experte an der University of California in Berkeley. „Aber was seine Wirkung in der Disziplin angeht, ist Ernst grundlegend.“
Dr. Ernst war getrieben und fordernd – vor allem an sich selbst – und selbst als seine Statur wuchs, hatte er bemerkenswert wenig Ego, sagten seine Kollegen und ehemaligen Studenten. Er würdigte seine Mitarbeiter schnell und beschrieb seine eigenen Beiträge in bescheidenen Worten.
„Ich bin nicht wirklich das, was man sich als Wissenschaftler vorstellen würde, der die Welt verstehen will“, sagte er 2001 in einem Nobel-Interview. Er fuhr fort: „Ich bin Werkzeugmacher und kein wirklicher Wissenschaftler in diesem Sinne, und ich wollte anderen Menschen diese Fähigkeiten zur Problemlösung bieten.“
Die NMR-Spektroskopie wurde erstmals in den 1940er und frühen 50er Jahren von Felix Bloch und Edward Mills Purcell entwickelt, die für diese Leistung 1952 den Nobelpreis für Physik erhielten. Mit dieser Technik platzieren Wissenschaftler einen Stoff in einem Magnetfeld, das die Kerne seiner Atome in eine Ausrichtung bringt. Dann bombardieren sie es mit Funkimpulsen, die die Kerne aus der Ausrichtung bringen. Wenn die Kerne zur Ausrichtung zurückkehren, geben die Atome einzigartige elektromagnetische Signale ab, die analysiert werden können, um die chemische Zusammensetzung und die molekulare Struktur des Materials zu bestimmen.
Als Dr. Ernst Ende der 1950er-Jahre als Doktorand begann, NMR zu studieren, mussten die Forscher eine Substanz in einem Magneten langsam scannen und kontinuierliche Radiowellen anwenden. Sie litt, schrieb Dr. Ernst in einer autobiographischen Skizze auf der Nobel-Website, „unter einer enttäuschend geringen Sensibilität, die ihre Anwendungsmöglichkeiten stark einschränkt“.
Anstatt eine Substanz langsam zu scannen, traf Dr. Ernst sie mit einem kurzen, aber intensiven Puls von Radiowellen. Dann wendete er mit Hilfe eines Computers eine komplexe mathematische Operation an, um das Signal zu analysieren. Diese Methode, bekannt als Fourier-Transformations-NMR oder FT-NMR, war weitaus empfindlicher und ermöglichte es Wissenschaftlern, mehr Arten von Atomen und Molekülen zu untersuchen, insbesondere solche, die in geringer Menge vorhanden waren.
„Das war eine sehr große Erfindung, die seiner Zeit voraus war“, sagt Matthias Ernst, Physikochemiker an der ETH Zürich, der ein ehemaliger Schüler von Dr. Ernst war (und nicht verwandt ist). Das waren die 1960er Jahre, und die Ära des Personal Computing hatte noch nicht begonnen; Stattdessen mussten Dr. Ernst und seine Kollegen ihre Daten vom Lochband auf Lochkarten übertragen und dann zur Verarbeitung in ein Rechenzentrum bringen.
In den 1970er Jahren entwickelte Dr. Ernst die zweidimensionale NMR. Bei dieser Technik werden Proben im Laufe der Zeit mit Sequenzen von Radiopulsen beschossen. Die resultierenden Signale liefern mehr Informationen über die Probe und ermöglichen es den Wissenschaftlern, die genaue Zusammensetzung und Struktur großer und komplexer biologischer Moleküle zu bestimmen.
„Es war wunderschön“, sagte Dr. Reimer, ein Chemiestudent im Grundstudium, als Dr. Ernst seine Ergebnisse veröffentlichte. “Richard hat wirklich alles getan.”
Die zweidimensionale NMR ist die Grundlage der MRT, einem medizinischen Fortschritt, der es Ärzten ermöglichte, detaillierte Bilder der inneren Strukturen des Körpers zu erstellen. „Er hat die NMR zu der leistungsstarken Technik gemacht, die sie heute in Chemie, Biochemie und Biologie ist“, sagte Robert Tycko, Physikochemiker am National Institute of Health und Präsident der International Society of Magnetic Resonance, in einem Telefoninterview.
Dr. Ernst befand sich auf einem Transatlantikflug, als im Oktober 1991 sein Nobelpreis für Chemie bekannt gegeben wurde; er erfuhr von der Ehre vom Piloten. Doch seiner charakteristischen Bescheidenheit entsprechend, war er verunsichert, als er den Preis allein gewann.
„Er hat sich sehr über die Anerkennung gefreut“, sagt Beat H. Meier, Physikochemiker an der ETH beigetragen.“
Richard Robert Ernst wurde am 14. August 1933 in Winterthur als Sohn des Architekten Robert Ernst und Irma Ernst-Brunner geboren. Als Kind entwickelte er eine Leidenschaft für Musik und Chemie. Als er 13 Jahre alt war, fand er auf dem Dachboden seines Hauses eine Kiste mit Chemikalien und erfuhr, dass sie einem Onkel gehört hatte.
„Ich war fast sofort fasziniert von den Möglichkeiten, mit ihnen alle denkbaren Reaktionen auszuprobieren, einige führten zu Explosionen, andere zu einer unerträglichen Luftvergiftung in unserem Haus, die meine Eltern erschreckte“, schrieb er in der Nobel-Skizze. Er fing an, Chemiebücher zu verschlingen und gab Pläne auf, Komponist zu werden.
Er machte 1956 seinen Bachelor in Chemie an der ETH Zürich und dann kurz diente beim Schweizer Militär, bevor er 1962 für sein Doktorat in Physikalischer Chemie an die ETH zurückkehrte.
Im nächsten Jahr heiratete er Magdalena Kielholz. Hinterbliebene sind seine Frau und ihre drei Kinder Anna, Katharina und Hans-Martin. Matthias Ernst, sein ehemaliger Schüler, sagte, Dr. Ernst sei in einem Altersheim gestorben.
1963 trat Dr. Ernst als Wissenschaftler in das Technologieunternehmen Varian Associates in Palo Alto, Kalifornien ein. Dort entwickelte er FT-NMR
Er kehrte zurück zu ETH 1968 und lehrte und forschte dort bis zu seiner Emeritierung 1998. Neben dem Nobelpreis erhielt er den Wolf-Preis für Chemie, den Horwitz-Preis, den Marcel-Benoist-Preis und 17 Ehrendoktorwürden.
Dr. Ernst war ein bekennender „Arbeitssüchtiger“, wie er es ausdrückte.
„Er hat mit seiner Frau zu Abend gegessen und ist dann wieder an seinen Schreibtisch gegangen und hat bis spät in die Nacht gearbeitet“, sagt Alexander Wokaun, Chemiker im Ruhestand und emeritierter ETH-Professor, der Dr. Ernst promovierte. Studenten. „Aber in dieser totalen Hingabe an die Wissenschaft hat er uns, glaube ich, gezeigt, was erreicht werden kann.“
Dr. Ernst ließ seinen Studenten Freiheiten und interessierte sich für die Arbeit junger Wissenschaftler, die sich noch keinen Namen gemacht hatten. “Bei Versammlungen von Wissenschaftlern oder wissenschaftlichen Konferenzen”, sagte Dr. Tycko, “saß er in der ersten Reihe und machte sich aufmerksam Notizen, während andere Leute ihre Arbeit beschrieben, was für jemanden von seiner Statur eigentlich sehr ungewöhnlich ist.”
Dr. Ernst behielt seine Liebe zur Musik bei und entwickelte auch eine Leidenschaft für tibetische Rollbilder, die er mit seiner Frau zusammenstellte und fast jede Wand ihres Hauses damit schmückte, sagte Dr. Wokaun. Er verwendete fortschrittliche Labortechniken, um die Pigmente der Gemälde zu untersuchen und herauszufinden, wo und wann sie entstanden waren.
Nachdem er seinen Nobelpreis erhalten hatte, reiste er und hielt Vorträge über die Verantwortung, die Wissenschaftler seiner Meinung nach für einen Beitrag zur Gesellschaft haben.
„Er hat mir immer gesagt: ‚Für einen Wissenschaftler reicht es nicht, Wissen anzuhäufen, nur um des Wissens willen’“, sagte Dr. Wokaun. „‚Wozu, zu welchem Zweck, tust du das?‘“