Z okazji Narodowego Święta Niepodległości prezentujemy wpis patriotyczny. Od kwietnia bieżącego roku posiadamy w muzeum wystawę poświęconą m.in. syntetycznym kryształom i metodom ich wytwarzania. Jedną z metod, którą opisujemy jest metoda Polaka, wybitnego chemika i wynalazcy Jana Czochralskiego. Na wystawie prezentujemy jego życiorys, a także kamienie syntetyczne wytworzone właśnie jego metodą i wyszlifowane w naszej pracowni. Przez cały tegoroczny, kończący się już, sezon turystyczny, otrzymywaliśmy wiele pochwał od zwiedzających za napisanie w muzeum życiorysu Jana Czochralskiego. Prezentujemy, go więc na blogu.
Jan Czochralski – ojciec elektroniki
Jest najczęściej cytowanym polskim naukowcem w historii. Powszechnie nazywa się go ojcem elektroniki. Był wybitnym wynalazcą, który zaczynając od zera zbił fortunę, zyskał światową sławę i szacunek. Bez jego odkrycia świat wyglądałby zupełnie inaczej, gdyż nie byłoby w nim komputerów, smartfonów ani Internetu. Niestety, jego własna ojczyzna, dla której poświęcił karierę, skazała go na zapomnienie. Poznajcie historię – Jana Czochralskiego, znakomitego chemika i materiałoznawcy, wielkiego patrioty, przede wszystkim zaś – twórcy technologii produkcji monokryształów, zwanej metodą Czochralskiego!
Jan Czochralski urodził się 23 października 1885 roku w Kcyni, niewielkiej miejscowości w zaborze pruskim. Był ósmym dzieckiem w rodzinie kupieckiej. Jego zainteresowanie nauką objawiło się już w dzieciństwie – często eksperymentował z różnymi substancjami i prowadził własne doświadczenia.
Nauki w gimnazjum w Kcyni nie ukończył, gdyż nie był zadowolony ze swoich wyników. Postanowił wyjechać i wrócić dopiero wtedy, gdy osiągnie sukces naukowy i zdobędzie sławę. Udał się do Berlina, by tam kontynuować edukację. Jako wolny słuchacz uczestniczył w wykładach chemii na Politechnice Charlottenburskiej (dzisiejszy Uniwersytet Techniczny w Berlinie). Równocześnie rozpoczął karierę w przemyśle chemicznym i metalurgicznym. Zatrudnił się w firmie AEG, gdzie zajmował się badaniami nad metalami i ich właściwościami. Bardzo szybko wykazał się wybitnym talentem naukowo-badawczym.
Odkrycie, które zmieniło świat
W 1916 roku Czochralski dokonał odkrycia, które wiele lat później zapoczątkowało nową erę w historii cywilizacji – erę elektroniki i wysokich technologii. Według relacji samego Czochralskiego, pewnego dnia, pracując w laboratorium, przez roztargnienie zamiast zanurzyć pióro w kałamarzu z atramentem, włożył je do tygla z roztopioną cyną. Ku jego zdumieniu, podczas wyciągania pióra z cyny, na jego końcu utworzył się cienki, regularny pręcik metalu, który miał jednorodną strukturę monokryształu. Po tym przypadkowym odkryciu Czochralski przeprowadził serię eksperymentów, aby dokładniej zbadać proces. Wykazał, że powolne wyciąganie cienkiego pręta z roztopionego metalu pozwala na kontrolowany wzrost jednolitych kryształów. Jego metoda została po raz pierwszy opisana w 1918 roku w artykule naukowym EinneuesVerfahrenzurMessung der Kristallisationsgeschwindigkeit der Metalle („Nowa metoda pomiaru prędkości krystalizacji metali”). Wtedy jednak nikt nie spodziewał się, jaką rewolucję przyniesie w przyszłości.
Odkrycie metalu B
W latach 20. XX wieku Jan Czochralski prowadził badania nad nowymi stopami metali, co zaowocowało wieloma patentami. Był uznanym autorytetem w dziedzinie inżynierii materiałowej, a jego prace wykorzystywano w przemyśle lotniczym i kolejowym. Na zlecenie kolei niemieckich opracował stop metali, który zastosowano w łożyskach ślizgowych. Zrobił to bez użycia cyny, na którą Niemcy miały embargo. Wynalazek, w Polsce znany jako metal B, znacznie poprawił szybkość jazdy pociągów i stał się początkiem wielkiej fortuny polskiego chemika. Patent na opracowane przez niego łożyska wykupiły Niemcy, USA, Wielka Brytania, Francja, ZSRR i Czechosłowacja. Sława naukowca dotarła do samego Henry’ego Forda, który zaproponował mu posadę dyrektora w swoim koncernie samochodowym w Detroit. Czochralski miał jednak inne plany – powrót do ojczyzny.
Filantropia w czasach II Rzeczypospolitej
W 1928 roku Czochralski udał się do Polski na zaproszenie samego prezydenta Mościckiego, by objąć stanowisko profesora na Politechnice Warszawskiej. Specjalnie dla niego utworzona została tam katedra metalurgii i materiałoznawstwa. Poza dalszym rozwijaniem swoich naukowych pasji, Czochralski zajął się także filantropią: finansował wykopaliska archeologiczne w Biskupinie, odbudował dworek Chopina w Żelazowej Woli, wspierał badania młodych, utalentowanych naukowców.
Działania konspiracyjne w czasie okupacji
Po zajęciu Warszawy przez Niemców w 1939 roku, Politechnika Warszawska została zamknięta, a wielu polskich profesorów aresztowano lub zmuszono do emigracji. Czochralski, jako osoba o międzynarodowej renomie, otrzymał od Niemców propozycję kontynuowania swojej pracy naukowej. Podjął się kierowania Zakładem Badań Materiałowych w Warszawie, który formalnie podlegał niemieckiej administracji. Zakład ten zajmował się badaniami nad metalami, co było istotne dla niemieckiego przemysłu zbrojeniowego. Z tego powodu wielu Polaków uznawało działania naukowca za współpracę z okupantem.
Jednak rzeczywistość była bardziej złożona. Mimo że Czochralski formalnie pracował dla Niemców, równocześnie pomagał Polskiemu Państwu Podziemnemu. Istnieją dowody na to, że jego laboratorium stało się miejscem schronienia dla polskich naukowców i inżynierów, którzy w przeciwnym razie mogliby trafić do obozów koncentracyjnych lub zostać zamordowani. Według świadków, w pracowniach Czochralskiego produkowano również broń i amunicję dla polskiego podziemia, a także dostarczano informacje wywiadowcze Armii Krajowej. Należy także wspomnieć, że Czochralski aktywnie sabotował niemieckie badania – celowo opóźniał prace i dostarczał wadliwe materiały, co utrudniało produkcję dla niemieckiego wojska.
Nękanie przez władze komunistyczne i doprowadzenie do zapomnienia
Po zakończeniu wojny Czochralski został oskarżony o kolaborację z Niemcami. W 1945 roku został aresztowany przez polskie władze komunistyczne i stanął przed komisją weryfikacyjną. Wkrótce postępowanie umorzono dzięki zeznaniom uratowanych przez Czochralskiego naukowców oraz z braku dowodów. Niestety reputacja chemika została poważnie nadszarpnięta. Został wyrzucony z Politechniki Warszawskiej i zmuszony do wycofania się z życia akademickiego. Wrócił do rodzinnej Kcyni, gdzie założył firmę “BIOM”, produkującą drobną chemię: środki czystości, kosmetyki czy pasty do butów. Niestety, władza ludowa nie zamierzała dać mu wytchnienia i ponownie oskarżyła go o szpiegostwo na rzecz Zachodu oraz działalność konspiracyjną. Istnieją doniesienia, że Jan Czochralski zmarł bezpośrednio po rewizji przeprowadzonej przez funkcjonariuszy Służby Bezpieczeństwa w jego domu w Kcyni w 1953 roku. Staraniem władz i zazdrosnych kolegów z kręgów akademickich jego imię zostało zapomniane na wiele lat.
W czasie, gdy Polska usuwała nazwisko Czochralskiego z kart historii, w 1954 roku, na Zachodzie jego dawne odkrycie tworzyło podwaliny pod rewolucję elektroniczną. Grupa naukowców z Teksasu opracowała nowe urządzenie – tranzystor krzemowy Bazą tego wynalazku były wyjątkowo czyste monokryształy krzemu, otrzymane dzięki metodzie opracowanej przez Czochralskiego w 1916 roku. Waga dokonań polskiego naukowca była ogromna. Przypuszczalnie, gdyby nie umarł zbyt wcześnie, zostałby laureatem Nagrody Nobla. Zamiast nagrody spotkało go jednak zapomnienie. W Polsce dopiero pod koniec XX wieku zaczęto ponownie doceniać jego wkład w naukę. Pełna i oficjalna rehabilitacja nastąpiła zaś skandalicznie późno – w 2011 roku, kiedy to Senat Rzeczypospolitej Polskiej przyjął uchwałę uznającą go za jednego z najwybitniejszych polskich naukowców. W uchwale tej Senat stwierdził, że Czochralski był niesłusznie oskarżony i niesprawiedliwie potraktowany po wojnie, a jego zasługi dla światowej nauki są nieocenione.
Metoda Czochralskiego – metoda hodowli kryształów
Polega na stapianiu surowca w wysokotemperaturowym tyglu irydowym i wyciąganiu go ze stopu w tempie pozwalającym na stopniową krystalizację. Wzrost kryształu Czochralskiego zajmuje wiele dni, zaś koszt tygla irydowego jest bardzo wysoki. Powoduje to, że kamienie syntetyczne otrzymane tą metodą są znacznie droższe niż kamienie uzyskane np. metodą Verneuila. Wysoką cenę rekompensuje jednak zdecydowanie lepsza jakość produktu.
Metoda Czochralskiego jest nadal używana w produkcji 90% całej elektroniki na świecie, do wytwarzania monokryształów krzemu, wykorzystywanych do produkcji układów scalonych.
Fantastyczny wpis o bardzo ciekawym i zdolnym człowieku.
Jego nazwisko zawsze kojarzy mi się z metodą otrzymywania syntetycznych aleksandrytów, które naprawdę są piękne.