Tercer Milenio
En colaboración con ITA
Aquellos maravillosos inventores
Carl Zeiss y Ernst Abbe: de ver las células a contemplar las estrellas
La asociación entre el mecánico Carl Zeiss y el físico Ernst Abbe hizo posible el establecimiento de la teoría de la formación de la imagen en un microscopio y la fabricación de una nueva generación de instrumentos con una sólida base científica.
En 1834 y con 18 años, Carl Zeiss (1816-1888) dejaba atrás a su familia y su localidad natal de Weimar (Alemania) para trasladarse a la vecina Jena, sede de la universidad estatal, para cumplir su ambición de convertirse en mecánico (el equivalente al ingeniero técnico actual), entrando a trabajar como aprendiz de Friedrich Körner, mecánico de la corte y profesor en la universidad, lo que le brindó la posibilidad de aprender los secretos del oficio al tiempo que recibía una superior formación académica en matemáticas y ciencias. Una vez completado su aprendizaje, Zeiss dedicó los siguientes años a ganar experiencia trabajando para distintas fábricas alemanas antes de retornar a Jena y fundar, en 1846, su propio taller de reparación y venta de material e instrumentos científicos.
La Carl Zeiss Jena enseguida prosperó y se estableció como uno de los talleres de referencia en la ciudad gracias a los contactos que había establecido y recuperado en la universidad a su vuelta. En particular con el responsable del recién creado Instituto Fisiológico, el biólogo Matthias Schleiden, uno de los promotores de la Teoría celular y que abogaba por convertir al microscopio en el instrumento fundamental para su disciplina.
Calidad superior
De este modo, en 1847, y atendiendo a la demanda de Schleiden de disponer de microscopios de calidad para enseñar a sus alumnos, Carl Zeiss comenzaba a fabricar sus primeros microscopios ópticos simples, que enseguida ganaron consideración y fama entre los investigadores gracias a su superior calidad.
Conforme avanzaban en su estudio, los biólogos y fisiólogos, incluido Schleiden, requerían equipos con una mayor resolución. Algo que solo podían ofrecer los nuevos microscopios compuestos, cada vez más populares y demandados. Pese a ello, Carl Zeiss se mostró reacio a embarcarse en su fabricación.
En los microscopios compuestos el aumento se produce en dos etapas, en las lentes del objetivo y en la lente del ocular lo que, sumado a las limitaciones y defectos de las lentes existentes, obligaba a los fabricantes a recurrir al método de ensayo-error hasta conseguir un instrumento con la configuración adecuada de lentes y distancia entre ellas para alcanzar la superior resolución deseada. Un proceder que Zeiss consideraba ineficaz. Él aspiraba a desarrollar un método científico que permitiese sistematizar y optimizar su fabricación. Con este propósito, en 1850 comenzaba a colaborar con Friedrich Barfuss, un experto en óptica. Una asociación que no dio los frutos esperados por lo que, tras la repentina muerte de aquel, en 1854, Zeiss decidió aparcar su ambicioso proyecto. Lo que no pudo seguir demorando fue la fabricación de microscopios compuestos por el método tradicional, ante la creciente demanda y el riesgo a verse desplazado por la competencia. Así, en 1857 construía sus primeros ejemplares, que gozaron de gran acogida entre la comunidad científica debido a su excelencia como mecánico.
Lejos de contentarse con eso, aquello reactivó también su afán de desarrollar una aproximación científica a la fabricación de los aparatos. En 1866, el año más exitoso de la compañía hasta entonces, se ponía en contacto con el físico de la universidad de Jena, Ernst Abbe (1840-1905) para alcanzar su ambicioso objetivo.
Fructífera investigación
Atraído por el reto, Abbe se enfrascó en una investigación que se prolongó durante más de cinco años que le llevó a la formulación de la teoría sobre la formación de la imagen en un microscopio (hoy conocida como teoría de Abbe).
La teoría de Abbe establecía la relación entre resolución y apertura del objetivo: resolución = longitud de onda/(2x apertura); y, más trascendente aún, demostraba que la longitud de onda de la fuente lumínica imponía un límite natural para la resolución de los microscopios ópticos. Lo que años después se plasmaría en la invención de la microscopía ultravioleta.
Durante su investigación, Abbe también desarrolló nuevos instrumentos de medida para testar las propiedades ópticas de las lentes. Y asimismo desarrolló una nueva lente de inmersión que minimizaba la distorsión generada por el elevado índice de refracción del aire.
Aplicando las fórmulas deducidas por Abbe, Carl Zeiss por fin pudo empezar a fabricar, microscopios compuestos de una calidad significativamente superior, y de forma sistematizada a partir del año 1872, que cautivaron a la comunidad científica internacional.
Finalmente y ya con Abbe como socio de la compañía y asumiendo cada vez más responsabilidades –como separar e independizar la parte mecánica de la óptica en el proceso de fabricación de los equipos–, en 1879 la compañía sumaba la tercera y definitiva pata tras entablar relación con Otto Schott, un joven químico que ambicionaba producir un vidrio de calidad superior, libre de impurezas y estructura más homogénea mediante una aproximación científica.
Abbe y Zeiss le convencieron para que se trasladase a Jena, donde montaron un laboratorio y financiaron sus investigaciones, que culminaron con la fundación, en 1884 y con Abbe, Schott, Zeiss y el hijo de este como socios, de la fábrica de vidrio Schott & Gen. para producción de unas nuevas lentes apocromáticas que eliminaban la aberración esférica y la acromática que, conjugadas con la teoría de Abbe, elevaron a los instrumentos ópticos de Zeiss a unos estándares de excelencia inigualables.
A finales de los 1880, ya con Abbe al frente, la compañía establecía nuevos departamentos de producción para expandir y diversificar sus productos: el departamento de ‘Medidas ópticas’ comenzaba a producir en 1890 refractómetros y espectrómetros. Ese mismo año empezaba a operar el nuevo departamento de ‘Foto-óptica’. En 1894 se creaba el departamento ‘Tele’ para la producción de telescopios, prismáticos y periscopios. Y, poco después, el departamento ‘Astro’ para el desarrollo de telescopios e instrumentos astronómicos. Aunque la joya de la corona siguieron siendo sus microscopios y su departamento ‘Micro’, que en 1904 y dirigido por August Kölher desarrollaba el primer microscopio de luz ultravioleta, con el que se superaba la limitación de resolución impuesta por la longitud de onda de la luz visible. En 1923 llegaría otro de los grandes hitos de la compañía Zeiss, cuando el ingeniero Walther Bauersfeld inventaba el planetario moderno.
Miguel Barral Técnico del Muncyt
Esta sección se realiza en colaboración con el Museo Nacional de Ciencia y Tecnología
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Microscopio óptico simple (1847). Z. I.
