3 minut 6 sekund

Rewolucyjne monokryształy Czochralskiego

Bez Jana Czochralskiego nasza rzeczywistość wyglądałaby zupełnie inaczej. Nie byłoby smartfonów, laptopów i innej elektroniki, a darmowa energia ze słońca pozostawałaby poza zasięgiem ludzi. Polski uczony wynalazł metodę na uzyskanie monokryształów, które dzisiaj są podstawą układów elektronicznych.

Jan Czochralski – któż to taki?

Jan Czochralski, polski uczony, którego metoda pozwoliła na rozwój elektroniki, urodził się w 1885 roku w Kcyni – małym miasteczku, niedaleko Bydgoszczy. Pochodził z szanowanej rodziny stolarskiej, ale jego eksperymenty z chemią niespecjalnie podobały się ojcu. Tak trafił do Berlina, gdzie w 1910 roku zdobył tytuł inżyniera chemika na Politechnice Berlińskej.

Sześć lat później Czochralski dokonał odkrycia, które z czasem zrewolucjonizowało elektronikę i naszą codzienność. Początkowo jednak jego metoda wytwarzania monokryształów interesowała tylko metaloznawców.

Gdy Czochralski zdobył spory rozgłos, zainteresował się nim Henry Ford, założyciel znanego koncernu motoryzacyjnego, i zaproponował mu pracę w swojej fabryce. Polski uczony odmówił, a w 1928 na prośbę prezydenta Polski, Ignacego Mościckiego wrócił do ojczyzny. Objął stanowisko profesora w Politechnice Warszawskiej i rok później przyznano mu tytuł doktora honoris causa. Czochralski zrzekł się obywatelstwa niemieckiego, ale formalnie jego decyzja nie została uznana.

Profesor słynął również z tego, że fundował stypendia dla studentów oraz był zaangażowany finansowo w rekonstrukcję dworku Chopina w Żelazowej Woli i wykopaliska w Biskupinie. Na Politechnice Warszawskiej stworzył Zakład Metalurgii i Metaloznawstwa. W czasie II wojny światowej pomagał swoim studentom, naukowcom i artystom. Udało się to dzięki prowadzonemu przez niego Zakładowi Badań Materiałów, który za zgodą władz konspiracyjnych Polski, współpracował z Wehrmachtem. Z tego też powodu po wojnie został oskarżony o kolaborację. Mimo świadectw innych, które uwydatniły jego postawę patriotyczną, został pozbawiony tytułu profesorskiego i wykluczony ze środowiska naukowego.

Wrócił do swojego rodzinnego miasteczka, gdzie założył firmę chemiczną BION. Gnębiony był przez Urząd Bezpieczeństwa. Zmarł na atak serca w 1953 roku. Dziś znany jest na całym świecie. Niestety nie doczekał się rozkwitu elektroniki półprzewodnikowej, ale dzięki swojemu odkryciu położył podwaliny pod jej rozwój.

Metoda Czochralskiego

Według anegdoty Czochralski odkrył swoją metodę pomiaru szybkości krystalizacji przez roztargnienie. W 1916 roku zamiast zanurzyć stalówkę pióra w kałamarzu, włożył ją do tygla z roztopioną cyną. Gdy wyciągnął pióro, okazało się, że zamiast niego ma pręcik metalu.

Obecnie wytwarzanie monokryształów metodą Czochralskiego odbywa się w piecach do monokrystalizacji. Pod wpływem 1400 stopni Celsjusza polikrystaliczny krzem zamienia się w ciecz. Jej atomy osadzają się na powierzchni cienkiego prętu monokryształu i w ten sposób rośnie kryształ. Jego wzrost i wagę monitoruje specjalne oprogramowanie. Proces ten jest szybki – 1 metr kryształu powstaje w ciągu 30 godzin. W przypadku półprzedwodników odbywa się to znacznie dłużej – ok. 10 cm na dobę.

Kryształy, które na początku wytwarzał Czochralski, przypominały metalowe druty. Te najdrobniejsze i niezwykle cenne, bo wytworzone z trudnych w obróbce materiałów, wyciąga się z pojedynczych kropel lewitujących w polu magnetycznym. Otrzymane kryształy poddaje się obróbce i np. tworzy się z nich płytki, które później są wykorzystywane do budowy elementów elektronicznych.

Aż 90% dzisiejszego przemysłu elektronicznego korzysta z urządzeń półprzewodnikowych, których istnienie zawdzięczamy metodzie Czochralskiego. Na jej bazie powstają również poli i monokryształy, z których zbudowane są ogniwa słoneczne.

Dzięki polskiemu uczonemu ludzie na całym świecie mogą czerpać darmową energię ze słońca!

Oceń ten artykuł

powiązane artykuły
czytaj bloga
Energia słoneczna – jak ją wykorzystać?
Energia słoneczna – jak ją wykorzystać?
Energia słoneczna to niezawodne, przyjazne środowisku, odnawialne źródło energii. Dlatego też jest jednym z chętniej wykorzystywanych zasobów. Szacuje się, że w ciągu godziny Słońce dostarcza więcej energii niż zużywa się jej w ci...
Piec na zrębki – skuteczne ogrzewanie domu
Piec na zrębki – skuteczne ogrzewanie domu
Piece na zrębki drzewne cechują się wysoką efektywnością oraz ekologiczną pracą, podczas której wytwarzana jest energia cieplna. Działają niemalże bezobsługowo, dzięki zautomatyzowanemu sterowaniu (zapalanie, podawanie paliw...
Panele fotowoltaiczne vs. kolektory słoneczne
Panele fotowoltaiczne vs. kolektory słoneczne
Choć panele fotowoltaiczne zagościły już na dobre na polskich dachach, nadal często mylone są z kolektorami słonecznymi. Różnica między tymi instalacjami jest jednak zasadnicza. Panele słoneczne produkuj...
Celuloza – ekologiczny materiał ociepleniowy
Celuloza – ekologiczny materiał ociepleniowy
Celuloza do ocieplenia budynku znacznie ułatwia pracę. Między warstwy dachu można wdmuchnąć sypką celulozę bez zrywania okładzin wewnętrznych, co wiązałoby się z wyższymi kosztami ocieplenia. Nieocieplony dach to elem...
Fotowoltaika – od czego zależy cena instalacji paneli fotowoltaicznych
Fotowoltaika – od czego zależy cena instalacji paneli fotowoltaicznych
Na cenę instalacji fotowoltaicznej składa się wiele czynników, między innymi moc systemu, rodzaj inwertera czy specyfika dachu. Bez analizy wszystkich elementów, nie można jednoznacznie stwierdzić ile będzie kosztować elektrownia słone...
Jaka moc instalacji fotowoltaicznej pokryje moje zapotrzebowanie?
Jaka moc instalacji fotowoltaicznej pokryje moje zapotrzebowanie?
Zanim przystąpimy do montażu instalacji fotowoltaicznej, najważniejszy jest właściwy dobór mocy systemu. W przypadku gospodarstw domowych moc fotowoltaiki powinna być dobrana tak, by wyprodukowana w ciągu roku energia nie przekraczała ro...
Powietrzna pompa ciepła – czy jest dla mnie?
Powietrzna pompa ciepła – czy jest dla mnie?
Wykorzystanie ciepła z powietrza to najłatwiejszy i najtańszy sposób na ogrzewanie domu i wody użytkowej. Z tego powodu powietrzne pompy ciepła cieszą się coraz większym powodzeniem.  Poniżej prezentujemy odpowiedzi na najczęście...
zapytaj o ofertę
Columbus