Jan Czochralski i Państwowa Fabryka w Mościcach: Ojciec elektroniki, chemia przemysłowa i lniany kitel laboratoryjny

Prof. Jan Czochralski - ojciec monokrysztalow krzemu i wspolczesnej elektroniki
DON III · 37/40 IPN · INSTYTUT PAMIĘCI NARODOWEJ // KRONIKA STYLU I WALKI
WARSZAWA · MOŚCICE // 1916–1953

Berlin, rok 1916. Trzydziestoletni kierownik laboratorium badań żelaza i stali w koncernie AEG notuje wyniki pomiarów. Sięga po pióro i zamiast w kałamarzu zanurza stalówkę w tygielku z roztopioną cyną. Kiedy ją wyciąga, ciągnie się za nią cienka nitka zastygającego metalu. Nitka nie pęka. Jan Czochralski – syn stolarza z Kcyni, człowiek bez maturalnego świadectwa – zamiast wytrzeć biurko, buduje wokół tego przypadku metodę pomiarową. Sto lat później ponad dziewięćdziesiąt procent przyrządów półprzewodnikowych na świecie powstaje z monokryształów ciągniętych dokładnie tak samo. Metody nigdy nie opatentował. W październiku 1928 roku, na zaproszenie prezydenta Ignacego Mościckiego, porzucił posadę we Frankfurcie i wrócił do Polski, na Politechnikę Warszawską – w tym samym czasie, gdy pod Tarnowem stawiano Państwową Fabrykę Związków Azotowych. To rozdział o polskiej chemii, o metalurgii, która liczy się na dobę i na tonę, i o rachunku, jaki wystawiono geniuszowi po wojnie.

Jan Czochralski (1885-1953), odkrywca metody wyciagania monokrysztalow, profesor Politechniki Warszawskiej
[ FOT. 01 ] Jan Czochralski (1885–1953) – odkrywca metody wyciągania monokryształów, profesor Politechniki Warszawskiej

I. KCYNIA, KROTOSZYN, BERLIN: DROGA BEZ DYPLOMU

Urodził się 23 października 1885 roku w Kcyni, w zaborze pruskim, jako ósme z dziesięciorga dzieci stolarza Franciszka Czochralskiego i Marty ze Suchodymskich. Uczył się w kcyńskim Seminarium Nauczycielskim w latach 1903–1904 i porzucił je po zatargu z nauczycielem, nie odbierając świadectwa. Miał szesnaście lat, kiedy trafił do apteki w Krotoszynie – i to apteka, a nie uniwersytet, była jego pierwszą pracownią chemiczną. Wagi, moździerze, odczynniki: rzemiosło zamiast wykładu.

Pod koniec 1904 roku wyjechał do Berlina. Zaczął od apteki doktora A. Herbranda w Altglienicke, potem przeszedł do laboratorium zakładów chemicznych Kunheim & Co. w Niederschöneweide. Od 1907 roku pracował już w koncernie AEG, w Kabelwerk Oberspree – fabryce kabli, gdzie o jakości wyrobu decydowała czystość i struktura metalu. Wieczorami chodził na wykłady w Technische Hochschule w Charlottenburgu. Czy zdobył tam formalny dyplom, do dziś pozostaje sporne: materiały Instytutu Pamięci Narodowej podają, że w 1908 roku zdał egzaminy w Königliche Technische Hochschule i około 1910 roku uzyskał tytuł inżyniera chemika; sama Politechnika Warszawska wskazuje, że bywał tam wolnym słuchaczem i dyplomu nie odebrał, bo nie uznano mu polskich świadectw szkolnych. Pewne jest to, co wyszło z jego rąk.

W latach 1911–1914 był asystentem Wicharda von Moellendorffa; ich pierwsza wspólna praca o krystalografii metali ukazała się w 1911 roku. W 1913 roku przejął po Moellendorffie kierownictwo laboratorium metaloznawczego AEG, a od 1916 roku prowadził tam laboratorium badań żelaza i stali. W 1917 roku odszedł z AEG i objął laboratorium metalurgiczne koncernu Metallbank und Metallurgische Gesellschaft we Frankfurcie nad Menem. W 1919 roku współtworzył Deutsche Gesellschaft für Metallkunde, niemieckie towarzystwo metaloznawcze, a na zjeździe w 1925 roku wybrano go jego prezesem. W 1923 roku odrzucił propozycję Henry’ego Forda, który chciał mu powierzyć własne laboratorium. W 1927 roku oprowadzał po zakładach prezydenta Rzeszy Paula von Hindenburga. Polak bez dyplomu stał na szczycie niemieckiego metaloznawstwa.

II. ROK 1916: STALÓWKA, TYGIEL I NITKA CYNY

Przypadek z kałamarzem jest anegdotą, ale to, co Czochralski z nim zrobił, anegdotą nie jest. Zadał pytanie ilościowe: jak szybko można wyciągać z ciekłego metalu krzepnącą nić, zanim ta się urwie? Ta graniczna prędkość jest bowiem miarą szybkości krystalizacji – wielkości, której na początku XX wieku nikt nie umiał mierzyć porządnie.

Zbudował do tego przyrząd i cierpliwie go poprawiał. Najpierw stalówka na jedwabnej nici z uchwytem i szklanym prętem, podnoszona napędem silnikowym. Potem wąska rurka – kapilara. W końcu zarodek: drobny kryształ tego samego metalu, na którym atomy z kąpieli układają się w jedną, ciągłą sieć.

  • Badane metale: cyna, cynk i ołów – niskotopliwe, więc dające się utrzymać w stabilnej temperaturze przez wiele godzin.
  • Otrzymywane nici: około 1 milimetra średnicy i do 150 centymetrów długości – każda z nich jeden kryształ, bez granic ziaren.
  • Mierzona wielkość: maksymalna prędkość ciągnienia, powyżej której nić się rwie. Powyżej niej front krzepnięcia nie nadąża za wyciąganiem.
  • Warunek powodzenia: stała prędkość i brak drgań. Każde szarpnięcie zostawia w strukturze ślad, którego nie da się już usunąć.

Pracę wysłał do redakcji „Zeitschrift für physikalische Chemie”. Redakcja przyjęła ją 19 sierpnia 1916 roku; druk – z powodu wojennych opóźnień – rozciągnął się na kolejne miesiące, a bibliograficznie tekst figuruje w tomie z 1918 roku. Czochralski opisał w nim metodę pomiaru, a nie technologię produkcji, i nigdy jej nie opatentował. Opatentował dziesiątki innych rzeczy – tej jednej nie.

Pełny adres bibliograficzny odkrycia: J. Czochralski, Ein neues Verfahren zur Messung der Kristallisationsgeschwindigkeit der Metalle, „Zeitschrift für physikalische Chemie” 92 (1918), s. 219. Praca wpłynęła do redakcji 19 sierpnia 1916 roku. Trzy strony, żadnego patentu, żadnych tantiem.

Monokryształ krzemu wyciągnięty metodą Czochralskiego, fotografia z 1956 roku
[ FOT. 02 / RADIO & TELEVISION NEWS, 1956 ] Monokryształ krzemu wyciągany metodą Czochralskiego, 1956. Nie jest to kryształ z doświadczenia z 1916 roku, lecz ta sama metoda zastosowana przemysłowo. Fot. George E. Meyers, domena publiczna

III. JAK CIĄGNIE SIĘ MONOKRYSZTAŁ: INSTRUKCJA WARSZTATOWA

Zasada nie zmieniła się od stu lat, zmieniła się skala. Metal zastąpił krzem, tygielek – tygiel z krzemionki, a jedwabną nić – precyzyjny napęd z elektroniczną wagą. Reszta jest ta sama: powolne wyciąganie zarodka z kąpieli i przepisywanie jego porządku atomowego na wszystko, co za nim idzie.

  • Tygiel. Wykonany z krzemionki (SiO2), żeby do kąpieli nie przenikały obce atomy. Wsad topi się w atmosferze chemicznie obojętnego argonu.
  • Stop. Krzem przechodzi w ciecz w temperaturze rzędu 1400 stopni Celsjusza. Temperaturę trzyma się tuż powyżej punktu topnienia – tak, by kąpiel pozostała ciekła, ale była gotowa krzepnąć przy najmniejszym odbiorze ciepła.
  • Zarodek. Cienki pręcik monokryształu zanurza się w kąpieli i zaczyna wolno unosić. Atomy z cieczy siadają na jego sieci krystalicznej i powielają ją – to jest cały sekret.
  • Prędkość ciągnienia. Wolno. Metr kryształu krzemu rośnie około trzydziestu godzin. Inne półprzewodniki – rzędu dziesięciu centymetrów na dobę. Materiały tlenkowe – niespełna dziesięć centymetrów na tydzień.
  • Obrót. Pręt i tygiel kręcą się, zwykle przeciwbieżnie. Obrót miesza kąpiel i wyrównuje pole temperatury wokół frontu krzepnięcia, żeby wlewek rósł walcowo, a nie krzywo.
  • Gradient temperatury. Ciepło musi uciekać przez rosnący kryształ ku górze. To gradient decyduje o kształcie frontu krzepnięcia, a więc o średnicy i o naprężeniach w gotowym walcu.
  • Kontrola. Rosnący kryształ jest przez cały czas ważony na czułych wagach elektronicznych; oprogramowanie porównuje przyrost masy z zadanym i koryguje prędkość oraz temperaturę.

Dlaczego wychodzi monokryształ, a nie zlepek ziaren? Bo krzepnięcie zaczyna się w jednym, z góry narzuconym miejscu – na zarodku – i nigdzie indziej. W zwykłym odlewie ciecz zarodkuje jednocześnie w tysiącach punktów, każdy zarodek rośnie po swojemu i tam, gdzie się spotykają, powstają granice ziaren. Granica ziarna to defekt: rozprasza nośniki ładunku, ułatwia korozję i pęknięcie. Metoda Czochralskiego eliminuje ją u źródła, nie dając kąpieli żadnej innej okazji do startu.

Współczesny wlewek krzemowy bywa dłuższy niż dwa metry, ma średnicę zbliżoną do pół metra i waży kilkaset kilogramów. Tnie się go na płytki o średnicy 20–30 centymetrów – na nich powstają procesory, pamięci i ogniwa fotowoltaiczne. Około dziewięćdziesięciu procent przyrządów półprzewodnikowych na świecie zaczyna się od tego jednego, powoli wyciąganego pręta.

ARCHIWUM WIDEO // MONOKRYSZTAŁ // METODA CZOCHRALSKIEGO 1916 Nauka. To Lubię

Historia najczęściej cytowanego polskiego uczonego i jego metody hodowli monokryształów.

IV. METAL B: OŁÓW, WAPŃ, SÓD I PANEWKI POD WAGONEM

W 1924 roku, razem z profesorem Georges’em Welterem, Czochralski opracował coś, co przyniosło mu majątek: bezcynowy stop łożyskowy, w Polsce sprzedawany jako metal B, w Niemczech znany jako Bahnmetall – metal kolejowy. Problem był prosty i drogi. Klasyczne babbity, czyli stopy na panewki łożysk ślizgowych, opierały się na cynie. Cyna po pierwszej wojnie światowej była surowcem deficytowym i kosztownym, a kolej potrzebowała panewek w setkach tysięcy sztuk.

Czochralski i Welter zbudowali stop na ołowiu, dobierając mikrododatki tak, by miękka osnowa utrzymywała film smaru, a rozproszone w niej fazy przenosiły obciążenie.

  • Osnowa: ołów – tani, dostępny, dobrze współpracujący z olejem.
  • Wapń: 0,73 procent – utwardzenie osnowy fazami międzymetalicznymi.
  • Sód: 0,58 procent – dalsze umocnienie i stabilizacja struktury.
  • Lit: 0,04 procent oraz glin: 0,02–0,2 procent – mikrododatki modyfikujące strukturę i odporność stopu.

Efekt: panewka jednocześnie dość miękka, by przyjąć zanieczyszczenie i utrzymać smarowanie, i dość twarda, by przenieść nacisk osi wagonu. Patent z 1924 roku (chroniony następnie niemieckim patentem Rzeszy z 1926 roku) kupiły koleje niemieckie, a za nimi kolejne państwa. Metal B trafił pod lokomotywy, wagony i tramwaje; pozwolił podnieść prędkości składów bez wymiany całej architektury łożysk. Czochralski i Welter podsumowali swoje badania książkowo, w monografii Lagermetalle und ihre technologische Bewertung. To z tantiem za ten stop, a nie z pensji profesorskiej, wziął się majątek, który Czochralski przywiózł potem do Polski.

V. PAŹDZIERNIK 1928: POWRÓT NA ZAPROSZENIE PREZYDENTA

Zaproszenie przyszło od Ignacego Mościckiego – prezydenta Rzeczypospolitej, ale przede wszystkim od chemika i profesora, człowieka, który rozumiał, co znaczy laboratorium z prawdziwego zdarzenia. Czochralski przyjechał do Warszawy w październiku 1928 roku i objął Katedrę Metalurgii i Metaloznawstwa na Wydziale Chemicznym Politechniki Warszawskiej. Formalny brak dyplomu rozwiązano elegancko: 17 listopada 1929 roku uczelnia nadała mu doktorat honoris causa, a rok później otrzymał profesurę zwyczajną z nominacji prezydenta.

W 1934 roku uruchomił Instytut Metalurgii i Metaloznawstwa. Formalnie podlegał Politechnice, faktycznie pracował na potrzeby wojska, które zamawiało aparaturę i odczynniki i finansowało wyposażenie. Zakres prac był dokładnie tym, czego potrzebowała zbrojeniówka i raczkujące lotnictwo II Rzeczypospolitej: nowe stopy, badania korozji i naprężeń, procesy rekrystalizacji – czyli odpowiedzi na pytanie, dlaczego część pęka wcześniej, niż powinna.

Był autorem lub współautorem ponad stu dwudziestu prac naukowych, dwóch monografii książkowych i kilkudziesięciu patentów. Pieniądze z niemieckich tantiem wydawał w Polsce: w 1932 roku kupił pałacyk przy ulicy Nabielaka w Warszawie, fundował stypendia dla studentów, wspierał odbudowę dworku Chopina w Żelazowej Woli i współfinansował wykopaliska w Biskupinie. Chemik z apteki w Krotoszynie płacił za polską archeologię.

Państwowa Fabryka Związków Azotowych w Mościcach pod Tarnowem, hale, kominy i estakady rurociągów
[ FOT. 03 / ILUSTROWANY KURIER CODZIENNY, 1932 ] Państwowa Fabryka Związków Azotowych w Mościcach pod Tarnowem. Fotografia opublikowana w 1932 roku. Autor nieznany, domena publiczna

VI. MOŚCICE 1927–1930: BETON, AMONIAK, 114 METRÓW KOMINA

Równolegle państwo budowało pod Tarnowem coś, czego wcześniej w Polsce nie było. Mościcki mówił o tym publicznie już 12 września 1922 roku, podczas odczytu we Lwowie. Rząd zdecydował o budowie fabryki 12 marca 1927 roku, a 14 maja tego samego roku odkupiono grunt – 670 hektarów pól folwarku Świerczków – od księcia Romana Sanguszki za około 210 tysięcy dolarów amerykańskich. Roboty ziemne, drogi i bocznicę kolejową rozpoczęto 5 maja 1927 roku, hale produkcyjne stawiano od 28 lutego 1928, aparaturę montowano od sierpnia 1928. Kolejne oddziały odbierano między 5 października a 20 grudnia 1929 roku. Uroczyste otwarcie odbyło się 18 stycznia 1930 roku, z prezydentem Ignacym Mościckim i z Eugeniuszem Kwiatkowskim, ministrem przemysłu i handlu; od lutego 1931 roku Kwiatkowski został dyrektorem naczelnym zjednoczonych fabryk azotowych.

Budową kierował Tadeusz Zwisłocki, dyrektor fabryki w budowie i zięć prezydenta; zmarł 15 lutego 1929 roku, nie doczekawszy rozruchu. Dyrektorem technicznym był Romuald Wowkonowicz. Cała inwestycja kosztowała około 90 milionów przedwojennych złotych. 25 czerwca 1929 roku wsie Świerczków i Dąbrówka Infułacka zmieniły nazwę na Mościce.

  • Synteza amoniaku: metoda inżyniera Giacomo Fausera, na licencji włoskiej firmy Montecatini – wysokociśnieniowe wiązanie azotu z powietrza z wodorem z elektrolizy.
  • Zdolność produkcyjna: dziewięć jednostek po około 10 ton na dobę, razem około 60 ton amoniaku dziennie.
  • Przerób: około 170 ton kwasu azotowego i około 240 ton nitrofosu na dobę.
  • Rok 1930: około 57 tysięcy ton produkcji globalnej, w około 80 procentach nawozy azotowe.
  • Rok 1934: pierwsza na świecie instalacja stężonego kwasu azotowego o stężeniu 98,5 procent, o wydajności 20 ton na dobę.
  • Kominy: 114 metrów – najwyższe kominy fabryczne w Polsce i jedne z najwyższych w ówczesnej Europie.

Do fabryki dobudowano elektrociepłownię z sześcioma zespołami kotłowymi, trzema turbinami kondensacyjnymi i jedną przeciwprężną, a obok zakładu postawiono zaplanowane osiedle mieszkaniowe dla załogi, które w 1951 roku weszło w granice Tarnowa. I jedno sprostowanie: Mościce nie były inwestycją Centralnego Okręgu Przemysłowego. Powstały o dekadę wcześniej i dopiero potem znalazły się w jego granicach – to COP dorósł do Mościc, nie odwrotnie.

Doświadczalne Warsztaty Lotnicze Politechniki Warszawskiej na Okęciu w 1933 roku
[ FOT. 04 / NARODOWE ARCHIWUM CYFROWE ] Doświadczalne Warsztaty Lotnicze Politechniki Warszawskiej na Okęciu, 1933. Inna pracownia tej samej uczelni, na której Czochralski prowadził Katedrę Metalurgii i Metaloznawstwa. Autor nieznany, domena publiczna

VII. OKUPACJA, ARESZT I RACHUNEK Z 1945 ROKU

Jesienią 1939 roku Niemcy zamknęli polskie szkolnictwo wyższe. Na terenie Politechniki Warszawskiej za zgodą okupanta działało osiem placówek; jedną z nich, Zakład Badań Materiałów, zorganizował i prowadził Czochralski. Zakład przyjmował zlecenia Wehrmachtu – i to jest fakt, którego nikt nie kwestionuje. Kwestionowano przez dekady to, co działo się obok tych zleceń.

Zatrudnienie w Zakładzie oznaczało niemiecką kartę pracy, a karta pracy oznaczała ochronę przed łapanką i wywózką. Czochralski brał tam polskich naukowców, inżynierów i studentów rozbitej uczelni; wielu z nich przeżyło okupację dzięki tym papierom. W laboratorium ukrywano komórkę Armii Krajowej i wytwarzano elementy uzbrojenia dla podziemia. Zakład działał do wybuchu powstania warszawskiego w 1944 roku. Prace dla Wehrmachtu prowadzono – jak wskazują ustalenia badaczy – za wiedzą i zgodą władz konspiracyjnych.

W kwietniu 1945 roku Czochralski został aresztowany pod zarzutem współpracy z okupantem i osadzony w areszcie śledczym w Piotrkowie Trybunalskim. Spędził tam około czterech miesięcy. W sierpniu 1945 roku postępowanie zakończono – wobec braku dowodów. Warto oddać tu precyzję, bo bywa nadużywana: sprawę umorzył prokurator, nie zapadł wyrok uniewinniający sądu; świadkowie zeznawali, że oskarżony ratował ludzi. To rozróżnienie jest istotne, bo przez następne dekady posłużyło tym, którzy nie chcieli sprawy zamknąć.

Politechnika zamknęła ją po swojemu. 19 grudnia 1945 roku Senat uczelni wykluczył Czochralskiego z grona profesorów i pozbawił go stanowiska. Wrócił do Kcyni i uruchomił firmę chemiczną BION – pasta do butów, sole peklujące, płyn do ondulacji. Najczęściej cytowany polski uczony robił pastę do butów. Zmarł 22 kwietnia 1953 roku w szpitalu w Poznaniu, w wieku sześćdziesięciu siedmiu lat, na atak serca, którego doznał po brutalnej rewizji przeprowadzonej w jego domu przez Urząd Bezpieczeństwa. Pochowano go w Kcyni.

Próby rehabilitacji podejmowano w 1984 i w 1993 roku – obie spełzły na niczym. Przełom przyniósł czerwiec 2011 roku, kiedy w Archiwum Akt Nowych odnaleziono raport wywiadowczy z 1944 roku, skierowany do Oddziału II Komendy Głównej Armii Krajowej i potwierdzający współpracę Czochralskiego z polskim wywiadem wojskowym. 29 czerwca 2011 roku Senat Politechniki Warszawskiej uchylił uchwałę z 1945 roku i przywrócił mu dobre imię. Sześćdziesiąt sześć lat. 7 grudnia 2012 roku Sejm ustanowił rok 2013 Rokiem Jana Czochralskiego.

Co pozostaje sporne? Nie sam fakt kontaktów z podziemiem – ten jest udokumentowany. Sporna pozostaje skala i charakter współpracy z wywiadem, zakres prac wykonanych dla Wehrmachtu oraz motywy uchwały Senatu z grudnia 1945 roku; biograf Czochralskiego, Paweł E. Tomaszewski, stawia nawet hipotezę, że mogła ona być formą obrony uczonego przed groźniejszym postępowaniem w nowej rzeczywistości politycznej. Archiwa nie są zamknięte i uczciwie jest to powiedzieć wprost.

VIII. OD NITKI CYNY DO PŁYTKI KRZEMOWEJ

Do przemysłu półprzewodnikowego metoda weszła bez swojego autora. Po wynalezieniu tranzystora w 1947 roku Gordon K. Teal z Bell Laboratories sięgnął po opis Czochralskiego, żeby otrzymać materiał na tyle uporządkowany, by przewidywalnie przewodził. Pierwszy monokryształ germanu wyciągnięto tą techniką w 1948 roku, wyniki opublikowano w 1950 roku na łamach „Physical Review”. W 1954 roku, już w Texas Instruments, Teal zbudował z monokrystalicznego krzemu pierwszy tranzystor krzemowy. Cała późniejsza elektronika – układy scalone, procesory, pamięci, ogniwa fotowoltaiczne – stoi na tym jednym kroku technologicznym.

Praca z 1918 roku ma trzy strony i do dziś jest jedną z najczęściej cytowanych publikacji polskiego autora; Czochralski uchodzi za najczęściej cytowanego polskiego uczonego w historii. Nazwisko trafiło też do mineralogii: w 2016 roku opisano minerał czochralskiit. 14 listopada 2019 roku IEEE odsłoniło tablice Milestone numer 205 upamiętniające proces Czochralskiego – w Warszawie, w Berlinie i w Kcyni. W tej trójce miast mieści się cała jego biografia: miasteczko, w którym się urodził, stolica, która go wyklęła i po latach przeprosiła, oraz miasto, w którym pomylił kałamarz z tyglem.


// PROTOKÓŁ KONSTRUKCYJNY · ANATOMIA STYLU I RZEMIOSŁA BATTLE-TESTED SPEC

3 ZASADY DZIEDZICTWA: MOŚCICE / TARNÓW ➔ NOWROCKY

01 · JEDNA SIEĆ, ZERO GRANIC ZIAREN

Zarodek wyciągany z ciekłego metalu przy stałej prędkości i obrocie. Jeden kryształ zamiast zlepka ziaren – wzorzec powtarzalności, którego nie da się podrobić.

02 · METAL B, ROK 1924

Bezcynowy stop łożyskowy opracowany z prof. G. Welterem, w Polsce sprzedawany jako metal B. Materiał liczony na obciążenie, nie na modę.

03 · SYNTEZA WEDŁUG FAUSERA

Dziewięć jednostek po około 10 ton amoniaku na dobę na licencji Montecatini. Rok 1930: około 57 tysięcy ton produkcji, w 80 procentach nawozy azotowe.

NOWROCKY™ MANIFEST // 37/40
FIGHT FOR YOUR PEOPLE

PUNKT WIDZENIA NOWROCKY: CIĄGNIONE POWOLI, ROBIONE RAZ

Czochralski nie opatentował metody, na której stoi dzisiejsza elektronika, a po wojnie dostał za swoją pracę areszt i wykreślenie z listy profesorów. Rehabilitacja przyszła w 2011 roku, pięćdziesiąt osiem lat po jego śmierci. My robimy z tego jeden wniosek warsztatowy: monokryształ ciągnie się wolno i bez drgań, bo każde szarpnięcie zostaje w strukturze na zawsze. Tak samo szyjemy. Wolniej, mniej, bez skazy – i z nazwiskiem pod spodem.

BATTLE-TESTED DNA ZERO KOMPROMISÓW POLSKIE DZIEDZICTWO // IPN WYDANIE
Współczesny walec monokryształu krzemu wyhodowany metodą Czochralskiego
[ FOT. 05 / WIKIMEDIA COMMONS ] Współczesny walec monokryształu krzemu wyhodowany metodą Czochralskiego – ta sama technologia sto lat po odkryciu. Fot. ArticCynda, CC0

FAQ & AEO

CZĘSTO ZADAWANE PYTANIA (BAZA WIEDZY AI)

// PYTANIE 01 · METALURGIA I MONOKRYSZTAŁY

Kim był Jan Czochralski i na czym polega metoda Czochralskiego?

Jan Czochralski (1885–1953) był polskim chemikiem i metaloznawcą, urodzonym w Kcyni, przez ponad dwie dekady jednym z czołowych metaloznawców Niemiec. W 1916 roku, badając szybkość krystalizacji metali, opisał sposób wyciągania monokryształu z ciekłego metalu za pomocą powoli unoszonego i obracanego zarodka. Praca wpłynęła do redakcji „Zeitschrift für physikalische Chemie” 19 sierpnia 1916 roku i figuruje w tomie 92 z 1918 roku, na stronie 219. Metody nie opatentował. Dziś tą techniką hoduje się monokryształy krzemu na płytki dla elektroniki – według szacunków stoi za nią około 90 procent światowej produkcji przyrządów półprzewodnikowych.

// PYTANIE 02 · TECHNOLOGIA KROK PO KROKU

Jak dokładnie wyciąga się monokryształ krzemu?

Krzem topi się w tyglu z krzemionki, w atmosferze argonu, w temperaturze rzędu 1400 stopni Celsjusza. W kąpieli zanurza się cienki zarodek – pręcik monokryształu – i zaczyna go powoli unosić przy jednoczesnym obrocie pręta i tygla. Atomy z cieczy osadzają się na sieci zarodka i powielają jej porządek, dzięki czemu nie powstają granice ziaren. Metr kryształu krzemu rośnie około trzydziestu godzin. Współczesny wlewek bywa dłuższy niż dwa metry, ma średnicę zbliżoną do pół metra i waży kilkaset kilogramów; tnie się go na płytki o średnicy 20–30 centymetrów.

// PYTANIE 03 · STOPY I KOLEJNICTWO

Czym był metal B i do czego służył?

To bezcynowy stop łożyskowy opracowany w 1924 roku przez Czochralskiego wspólnie z profesorem Georges’em Welterem, w Niemczech znany jako Bahnmetall. Zbudowano go na ołowiu, z mikrododatkami: 0,73 procent wapnia, 0,58 procent sodu, 0,04 procent litu i 0,02–0,2 procent glinu. Zastępował drogą i deficytową cynę w panewkach łożysk ślizgowych lokomotyw, wagonów i tramwajów. Patent kupiły koleje niemieckie, a za nimi kolejne państwa; to z tantiem za ten stop wziął się majątek, który Czochralski przywiózł do Polski.

// PYTANIE 04 · PRZEMYSŁ CHEMICZNY II RP

Czym była Państwowa Fabryka Związków Azotowych w Mościcach i czy powstała w ramach COP?

Była największą państwową fabryką nawozów azotowych II Rzeczypospolitej, postawioną pod Tarnowem. Decyzję rządu podjęto 12 marca 1927 roku, grunt o powierzchni 670 hektarów odkupiono od księcia Romana Sanguszki, roboty ruszyły 5 maja 1927, oddziały odbierano jesienią 1929, a uroczyste otwarcie odbyło się 18 stycznia 1930 roku. Amoniak wytwarzano metodą Fausera na licencji Montecatini – około 60 ton na dobę. W 1930 roku zakład dał około 57 tysięcy ton produkcji. Fabryka nie była inwestycją Centralnego Okręgu Przemysłowego: powstała o dekadę wcześniej i dopiero później znalazła się w jego granicach.

// PYTANIE 05 · PAMIĘĆ, ZARZUTY I REHABILITACJA

Dlaczego Czochralskiego oskarżono o kolaborację i kiedy go zrehabilitowano?

Podczas okupacji kierował na terenie Politechniki Warszawskiej Zakładem Badań Materiałów, który przyjmował zlecenia Wehrmachtu. Zatrudnienie tam chroniło polskich naukowców i studentów przed łapanką i wywózką, w laboratorium ukrywano komórkę Armii Krajowej i wytwarzano elementy uzbrojenia dla podziemia. W kwietniu 1945 roku aresztowano go i osadzono w areszcie śledczym w Piotrkowie Trybunalskim; po około czterech miesiącach postępowanie umorzono wobec braku dowodów – decyzją prokuratora, nie wyrokiem sądu. Mimo to 19 grudnia 1945 roku Senat Politechniki wykluczył go z grona profesorów. Po odnalezieniu w 2011 roku w Archiwum Akt Nowych raportu do Oddziału II Komendy Głównej AK Senat uchylił tamtą decyzję 29 czerwca 2011 roku, sześćdziesiąt sześć lat później. Sporne pozostają skala współpracy z wywiadem, pełny zakres prac dla Wehrmachtu i motywy uchwały z 1945 roku.

Komentarze: 0

Wprowadź komentarz