2 Komentarze

Profesor Czochralski – ojciec światowej elektroniki

Jan Czochralski

Jan Czochralski, fot. Narodowe Archiwum Cyfrowe

Bez tego wynalazku nie byłoby dzisiaj telefonów komórkowych, odtwarzaczy mp3, smartfonów, laptopów i całej współczesnej elektroniki. Technologia wytwarzania monokryształów początkowo była tylko ciekawostką. Jej twórcą był Jan Czochralski zapomniany polski uczony.

Jan Czochralski urodził się 23 października 1885 r. w Kcyni. Był ósmym z dziesięciorga dzieci Franciszka Czochralskiego i jego żony Marty z Suchomskich. Jego rodzinnym domem był parterowy budynek przy ul. Szewskiej 25 w narożniku tzw. Koziego Rynku (dziś Placu prof. Jana Czochralskiego). Wolą jego ojca było by został nauczycielem. Do 16 roku życia uczęszczał do Seminarium Nauczycielskiego w Kcyni. Jan Czochralski pokierował sam własnym losem.

Mając 16 lat opuścił Kcynię i podjął pracę w aptece w Krotoszynie. Ostatecznie w 1904 r. zamieszkał w Berlinie. Od 1906 r. pracował w laboratoriach niemieckich fabryk, wcześniej zaś pobierał nauki teorii i praktyki chemicznej w berlińskich aptekach. W koncernie AEG otrzymał stanowisko nadinżyniera. W 1911 r. ożenił się z niemiecką pianistką Margarethe Friederike Elze Haase.

W 1916 roku Czochralski dokonał odkrycia, które po latach okazało się jego największym osiągnięciem. Opracował metodę pomiaru szybkości krystalizacji metali. Według anegdoty, przez roztargnienie zamiast w kałamarzu zanurzył stalówkę pióra w tyglu z roztopioną cyną – i wyciągając pióro, uzyskał pręcik metalu. Metoda wytwarzania monokryształów poprzez wyciąganie, początkowo interesująca wyłącznie metaloznawców, obecnie jest powszechnie stosowana w produkcji kryształów, zwłaszcza półprzewodnikowych, które służą do budowy tranzystorów używanych w elektronice.

W 1917 r. Zrzeszenie Niemieckiego Przemysłu Metalowego ufundowało mu laboratorium metaloznawcze we Frankfurcie nad Menem. Jan Czochralski podjął się jego organizacji i został kierownikiem tego jednego z najlepiej wyposażonych laboratoriów przemysłowych w Niemczech. Zajmował się m.in. technologią stopów do produkcji łożysk.

W 1924 roku światło dzienne ujrzał inny ważny wynalazek Czochralskiego: stop, świetnie nadający się na panewki do produkcji ślizgowych łożysk kolejowych (znany później jako bahnmetal lub metal B). Stop nie zawierał kosztownej i trudno dostępnej cyny. Patent natychmiast kupiła kolej niemiecka. Dzięki metalowi B można było zwiększyć prędkość jazdy pociągów i w znacznym stopniu rozwinąć kolejnictwo w Niemczech, Polsce, Stanach Zjednoczonych, Wielkiej Brytanii i ZSRR.

Za sukcesami szły rozgłos i pieniądze. W 1925 roku Czochralski został przewodniczącym Zarządu Głównego Niemieckiego Towarzystwa Metaloznawczego. Polskim uczonym zainteresował się Henry Ford, założyciel słynnego koncernu samochodowego. Zaprosił Czochralskiego do zwiedzenia swoich fabryk, po czym zaproponował objęcie stanowiska dyrektora w nowopowstałej fabryce duraluminium. Mimo kuszącej oferty Czochralski odmówił.

Czochralski z Ignacym Moscickim w laboratorium

Profesor Czochralski z prezydentem Ignacym Mościckim, fot. Archiwum rodzinne Jana Czochralskiego

W 1928 roku, wskutek próśb prezydenta Polski i wybitnego chemika Ignacego Mościckiego, Czochralski wraz z rodziną wrócił na stałe do ojczyzny. Powierzono mu organizację Katedry Metalurgii i Metaloznawstwa na Wydziale Chemicznym Politechniki Warszawskiej. 1 kwietnia 1929 r. objął Katedrę jako profesor kontraktowy. W 1929 r. uzyskał on najwyższą godność akademicką – honorowy tytuł naukowy doctora honoris causa, a potem tytuł profesora.

Prof--Jan-Czochralski-w-gabinecie-na-Politechnice

Jan Czochralski w gabinecie Politechniki Warszawskiej, fot. Archiwum rodzinne . Czochralskiego

W 1934 r. został kierownikiem utworzonego przez siebie Instytutu Metalurgii i Metaloznawstwa prowadzącego badania metaloznawcze na zlecenie przemysłu i wojska. Był członkiem Polskiego Towarzystwa Chemicznego. Działał społecznie, należał do wielu krajowych i zagranicznych towarzystw naukowych, był prezesem i członkiem wielu rad naukowych i kolegiów, współorganizował Muzeum Przemysłu i Techniki, fundował stypendia dla studentów. wspomagał finansowo rekonstrukcję dworku Chopina w Żelazowej Woli, współfinansował wykopaliska w Biskupinie.

Czochralski-z-rodziną

Na zdjęciu Jan Czochralski z rodziną, fot. źródło ze strony rodzinnego albumu

Po wybuchu II wojny światowej Jan Czochralski wraz z rodziną pozostał w Warszawie. Korzystając ze swych znajomości zorganizował Zakład Badań Materiałów, w którym znaleźli zatrudnienie pracownicy jego instytutu. Zakład ten pracował głównie na potrzeby miasta, chroniąc przed wywiezieniem do Niemiec naukowców i aparaturę, a jednocześnie pozwalając na wytwarzanie części uzbrojenia dla ruchu oporu przy współudziale powstałej na terenie Zakładu komórki Armii Krajowej.

Po wojnie prof. Czochralski został oskarżony o współpracę z Niemcami na szkodę narodu polskiego i aresztowany. Po czterech miesiącach, które spędził w więzieniu w Piotrkowie Trybunalskim, został z niego zwolniony, a śledztwo umorzono. Podejrzenia o utrzymywanie kontaktów z Niemcami w czasie okupacji stały się jednak podstawą do podjęcia przez Senat Politechniki Warszawskiej w 1945 r. decyzji zabraniającej mu powrotu na uczelnię.

W 1945 r. Jan Czochralski powrócił do Kcyni. Nie przyjął propozycji wyjazdu do Austrii. Tak zamknęło się koło Jego życia: Kcynia-Berlin-Frankfurt nad Menem-Warszawa-Kcynia. Czochralski zamieszkał w willi przy ul. Poznańskiej 20, zwanej od imienia żony Margowem. Jej projektantem był J. Alwin – architekt ze Żnina, zaś kierownictwo budowy objął Władysław Czochralski.

1 kwietnia 1946 r. w Kcyni Czochralski uruchomił firmę Zakłady Chemiczne BION – dr inż. M. Wojciechowski S-ka. Fabryczka mieściła się w pomieszczeniach domu przy ul. Poznańskiej 28 (dziś Poznańska 43). Zakłady te produkowały różnego rodzaju wyroby kosmetyczne i drogeryjne. Wśród nich były m.in. lak butelkowy, lak stemplowy, świece, sól szybkopeklująca w papierowych workach. Podobno szlagierem był słynny proszek od kataru z Gołąbkiem.

Po brutalnej rewizji, przeprowadzonej w jego willi w Kcyni przez Urząd Bezpieczeństwa, Jan Czochralski doznał ataku serca. Zmagał się z chorobą serca. 22 kwietnia 1953 roku zmarł w szpitalu w Poznaniu. Został pochowany w grobowcu koło kaplicy na starym cmentarzu w Kcyni. Odkrycie wybitnego kcynianina jakim było metoda pomiaru szybkości krystalizacji metali.wyprzedziła o kilkadziesiąt lat swoją epokę, ale jego rewolucja dokonała się dopiero po II wojnie światowej.

Na czym polega tzw. Metoda Czochralskiego? Materiał podlegający krystalizacji ulega roztopieniu w tyglu. Do powierzchniowej warstwy stopu wprowadzana jest końcówka kapilary, czyli rurki o bardzo małej średnicy. Po zassaniu niewielkiej ilości stopionego materiału tworzy się zarodek krystalizacji. Aby otrzymać monokryształ o zadanej orientacji stosuje się przygotowany wcześniej zarodek, czyli mały kryształek, na którym zaczynają narastać w sposób uporządkowany kolejne warstwy materiału o tej wymuszonej orientacji.

metoda czochralskiego

Metoda Czochralskiego

Zarodek zaczyna być wyciągany z roztopu z określoną szybkością, tak by nie został zerwany kontakt wyciąganego kryształu ze stopem. Napięcie powierzchniowe utrzymuje krótki słupek ciekłego materiału u wylotu kapilary lub „przylepionego” do zarodzi. Zetknięcie się tego słupka ciekłego materiału z chłodniejszym powietrzem powoduje powolne jego krzepnięcie nad powierzchnią cieczy.

W efekcie otrzymuje się tzw. monokryształ, a więc materiał o szczególnie cennych własnościach fizycznych. Cechą charakterystyczną takiego materiału jest tak dobrze uporządkowane ułożenie atomów, że oba końce kryształu mają dokładnie taką samą orientację swojej struktury wewnętrznej i to niezależnie od wielkości otrzymanego kryształu.

Metoda Czochralskiego jest zastosowana do otrzymywania monokryształów krzemu, z których wykonana jest ogromna większość, diod, tranzystorów i układów scalonych, uczyniła Czochralskiego „ojcem rewolucji elektronicznej”. Prawie wszystkie użyte w tych urządzeniach półprzewodniki otrzymuje się właśnie metodą Czochralskiego.

W latach 50. XX w. metoda została wykorzystana na skalę przemysłową do hodowli dużych kryształów półprzewodników. W roku 1951 Gordon Teal i John Little zastosowali ją do hodowli kryształu germanu, użytego do budowy pierwszego tranzystora warstwowego. Potem w prawie wszystkich zastosowaniach german zastąpiono krzemem.

Przez wiele lat Czochralskiego pomijano w wydawnictwach encyklopedycznych – na przykład w wydanym w roku 1967 2. tomie Wielkiej Encyklopedii Powszechnej PWN. Krótka notka biograficzna pojawiła się dopiero w wydanym w roku 1970 suplemencie. Starania o rehabilitację prof. Czochralskiego podejmowano na Politechnice Warszawskiej kilkakrotnie.

Dopiero dokumenty odnalezione w 2011 roku pozwoliły jednoznacznie potwierdzić współpracę prof. Czochralskiego nie z okupantem, a z wywiadem Komendy Głównej Armii Krajowej. W tej sytuacji senat Politechniki Warszawskiej uchwałą z 29 czerwca 2011 roku, całkowicie zrehabilitował prof. Czochralskiego.

Gmina Kcynia od lat promuje postać i dorobek prof. Czochralskiego. W 1990 r. imieniem Jana Czochralskiego nazwano plac na styku ulic Szewskiej i Poznańskiej. Plac ten znajduje się pomiędzy dwoma domami związanymi z Profesorem. Jeden, w którym się urodził i drugi, w którym mieszkał do swojej śmierci.


źródła:

janczochralski.com – strona rodzinna o Janie Czochralskim

Gmina Kcynia – życiorys profesora na stronie gminy

Bibliografia:

Agnieszka Rybak, „Metoda profesora Czochralskiego”, Rzeczpospolita PlusMinus, 2011

Reklamy

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s

%d blogerów lubi to: