1. Ewald Georg Jurgen von Kleist

Transkrypt

1 1. Ewald Georg Jurgen von Kleist Właściwości elektrostatyczne bursztynu (kopalna żywica drzew iglastych elektron, świecący, błyszczący) badali Arystoteles ( r. p.n.e.) oraz Tales z Miletu ( r. p.n.e.). Pocieranie bursztynu prowadzi do gromadzenia się na nim ładunków elektrycznych, które mogą ulegać rozładowaniu w postaci iskry lub przyciągają kurz. Ewald Georg Jurgen von Kleist: (Wicewo k/białogardu) (Koszalin) dziekan kamińskiej kapituły katedralnej pierwszy na świecie dokonał w Kamieniu Pomorskim próby z kondensatorem elektrycznym przy pomocy tzw. butelki Kleista (Kleistische Flasche). Butelka Kleista (lejdejska) to naczynie szklane (dielektryk) wypełnione wodą, dwie warstwy metalowe pełniące rolę okładek kondensatora oraz korek przebity na wylot drutem. Podczas badań zauważył, że energia elektryczna może być gromadzona w butelce, jeżeli naelektryzowany materiał zbliżany był do miedzianego pręta. Poprzez drut i wodę ładunek elektryczny przedostawał się do środka naczynia i elektryzował wewnętrzną warstwę metalową. 1

2 Niezależnie od Kleista, konstrukcja butelki została opracowana w 1746 r. przez Duńczyka Pietera van Musschenbroeka, pracującego na holenderskim uniwersytecie w Lejdzie (Leyden). 2

3 Eksperymentował on z butelką wypełniona wodą, zamkniętą korkiem, zawieszoną przy pomocy drutu przechodzącego przez korek, zanurzonego w wodzie na lufie karabinowej. Przyjaciel naukowca, trzymający butelkę dotknął lufy i doznał gwałtownego wstrząsu. Bateria z czterech butelek lejdejskich. Pieter van Musschembroek ( ) 3

4 Posługując się butelką Kleista Benjamin Franklin (1706 Boston) odkrył w 1747 r. istnienie dodatniej i ujemnej elektryczności (wynalazł piorunochron). r. Portret Franklina obraz mason Chamberlina z 1762 Butelka ta znalazła zastosowanie w terapii chorób psychicznych, gdzie wykorzystywano ją do elektrowstrząsów. W 1774 r. Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta skonstruował elektrofor rodzaj maszyny elektrostatycznej, pozwalającej na elektryzowanie ciał (płyta ebonitowa i druga, metalowa z izolującą rękojeścią. W 1800 r. Volta zbudował ogniwo elektryczne (płytki srebra i cynku zanurzone w słonej wodzie), prekursor baterii elektrycznej. 4

5 Program obchodów rocznicy wynalezienia butelki Kleista (prototypu kondensatora elektrycznego) przez Ewalda Georga Jürgena von Kleista w dniu oraz umieszczenia tablicy pamiątkowej z tej okazji Kamień Pomorski Pobierowo Piątek, oficjalna uroczystość odsłonięcia tablicy pamiątkowej EPS Historic Site (Miejsca Historycznego Fizyki Europejskiego Towarzystwa Fizycznego) na ścianie frontowej Pałacyku Kleistów znajdującego się obok katedry w Kamieniu Pomorskim były Prezydent EPS prof. dr hab. Maciej Kolwas oraz Prezes-elekt PTF prof. dr hab. Katarzyna Chałasińska-Macukow pokaz interaktywnych doświadczeń dotyczących energii elektrycznej oraz metod generacji energii w Muzeum Kamieńskim (LO Świnoujście, Fundacja Eureka) oraz krótki koncert organowy w Katedrze Kamieńskiej przejście do sali w Ratuszu miejskim uroczysta sesja w sali Ratusza w Kamieniu Pomorskim poświęcona fizycznym, historycznym oraz społecznym aspektom odkrycia Kleista pt. Ewald von Kleist - odkrywca kondensatora elektrycznego i mieszkaniec Kamienia Pomorskiego" wystąpienie burmistrza Kamienia Pomorskiego i zaproszonych gości wykład Zwiększenie potęgi elektryczności odkrycie Ewalda von Kleista (mgr Andreas Makus, Niemieckie Towarzystwo Fizyczne) poczęstunek dla uczestników sesji w Ratuszu miejskim wykład Życie i dokonania Ewalda von Kleista (mgr Grzegorz Kurka, dyrektor Muzeum w Kamieniu Pomorskim) wykład Czyste, bezpieczne i zrównoważone źródła energii problem gromadzenia energii (prof. Konrad Czerski, Instytut Fizyki, Uniwersytet Szczeciński) Organizatorzy: Polskie Towarzystwo Fizyczne, Europejskie Towarzystwo Fizyczne, Urząd Miasta Kamień Pomorski Partnerzy: Europejskie Towarzystwo Fizyczne, Niemieckie Towarzystwo Fizyczne, Instytut Maksa Plancka Fizyki Plazmy w Greifswaldzie, Fundacja Eureka 5

6 Patronaty: Wicemarszałek Województwa Zachodniopomorskiego, Wojewoda Zachodniopomorski, Arcybiskup Szczecińsko-Kamieński, Rektor Uniwersytetu Szczecińskiego, Rektor Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego, Rektor Akademii Morskiej w Szczecinie Patronat medialny: TVP Szczecin, Kurier Szczeciński Sponsorzy: Polskie Towarzystwo Fizyczne, Europejskie Towarzystwo Fizyczne, Urząd Miasta Kamień Pomorski, ENEA S.A., Polska Grupa Energetyczna S.A., Fundacja Eureka Program konferencji pt. "Dzieło Ewalda von Kleista i jego następstwa dla rozwoju nauki" ("Ewald von Kleist contribution and its consequences to the development of science") Piątek przejazd zaproszonych gości konferencji do Ośrodka Wypoczynkowo- Szkoleniowego Uniwersytetu Szczecińskiego w Pobierowie k. Kamienia Pomorskiego kolacja nieformalna sesja dyskusyjna nt. spuścizny E. von Kleista Sobota Sesja na temat historii, współczesności i filozofii fizyki (przew. sesji: prof. Janusz Typek) prof. Maciej Kolwas Od kondensatora do kondensatu pułapki i pułapkowanie prof. Gebhard von Oppen prof. Michael Müller-Preussker Od elektryczności do cząstki Higgsa: unifikacja naszych poglądów o oddziaływaniach fundamentalnych przerwa kawowa prof. Sławomir Kaczmarek Jan Czochralski. Metoda wzrostu kryształów i jej modyfikacje prof. David Blaschke Najmocniejsze pola elektryczne w laboratorium: fundamentalna fizyka z użyciem współczesnych laserów 6

7 przerwa obiadowa Sesja na temat problemów energetyki we współczesnym świecie (przew. sesji: prof. K. Czerski) prof. Mariusz Dąbrowski Odbiór społeczny Programu Polskiej Energetyki Jądrowej dr Götz Ruprecht Niemieckie obawy wobec energetyki jądrowej porównanie technik generacji energii przerwa kawowa dr Armin Huke Nowa modułowa elektrownia jądrowa dla wysoce efektywnej generacji energii, syntezy chemicznej oraz transmutacji pierwiastków dr Natalia Targosz-Ślęczka Problemy energetyczne współczesnej Europy uroczysta kolacja Niedziela Sesja na temat dydaktyki fizyki w kontekście spuścizny naukowej E. Von Kleista (przew. sesji: dr Stanisław Prajsnar) dr J. Turło dr A. Mika Od odkrycia Kleista do współczesnej elektroterapii przerwa kawowa prof. Maciej Kolwas Struktura i działalność Europejskiego Towarzystwa Fizycznego obiad Zakończenie konferencji 7

8 8

9 9

10 10

11 11

12 2. Jan Czochralski UCHWAŁA Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 7 grudnia 2012 r. w sprawie ustanowienia roku 2013 Rokiem Jana Czochralskiego W sześćdziesiątą rocznicę śmierci Jana Czochralskiego Sejm Rzeczypospolitej Polskiej postanawia oddać hołd jednemu z najwybitniejszych naukowców współczesnej techniki, którego przełomowe odkrycia przyczyniły się do światowego rozwoju nauki. Odkryta przez niego metoda otrzymywania monokryształów, nazwana od jego nazwiska metodą Czochralskiego, wyprzedziła o kilkadziesiąt lat swoją epokę i umożliwiła rozwój elektroniki. Dziś wszelkie urządzenia elektroniczne zawierają układy scalone, diody i inne elementy z monokrystalicznego krzemu, otrzymywanego właśnie metodą Czochralskiego. Wkład polskiego uczonego prof. Jana Czochralskiego w dziedzinę światowej nauki oraz techniki został doceniony przez uczonych świata, którzy zaczęli korzystać z jego najważniejszego wynalazku. Wynalazku bez którego trudno byłoby funkcjonować w XXI wieku. Sejm Rzeczypospolitej Polskiej ogłasza rok 2013 Rokiem Jana Czochralskiego. MARSZAŁEK SEJMU / / Ewa Kopacz Jan Czochralski, zwany praojcem elektroniki, urodził się r. w Kcyni pod Poznaniem jako ósme z dziesięciorga dzieci. Ojciec był stolarzem. Zgodnie z wolą ojca ukończył Seminarium Nauczycielskie w Kcyni, ale podarł świadectwo ukończenia tej szkoły w proteście przeciw wypisanym na nim ocenom. W 1904 r. wyjechał do Niemiec rozpoczynając pracę w aptece Herbranda, w której prowadził analizy rud, olejów, smarów i metali. Zdobył tu doświadczenie chemika, materiałoznawcy i uczonego. Jako wolny słuchacz uczęszczał na wykłady chemii specjalnej na Politechnice w Charlottenburgu k. Berlina i na zajęcia na Wydziale Sztuki Uniwersytetu Berlińskiego. W 1906 r. rozpoczął pracę naukową w laboratoriach firmy Kunheim & Co, a rok później w Allgemeine Elektricitats Gesellschaft (AEG), gdzie był kierownikiem badania stali i żelaza. W 1910 r. uzyskał dyplom inżyniera chemika na Politechnice w Charlottenburgu. W tym samym roku ożenił się z Margueritą Haase, holenderska pianistką. W latach 12

13 był asystentem Wicharda von Moellendorffa, z którym opublikował pierwszą pracę nt. krystalizacji metali (teoria dyslokacji). Jan Czochralski z rodziną. W 1916 roku odkrył metodę pomiaru szybkości krystalizacji metali, do dziś wykorzystywaną do produkcji monokryształów. Wyprzedził tym pomysłem całą epokę. Jego metoda znalazła praktyczne zastosowanie dopiero w latach 50- tych, a dziś bez niej nie mogłaby się obejść cała światowa elektronika. II wojna światowa nie przerwała jego działalności badawczej. W 1917 r. 32-letni Czochralski przeniósł się z Berlina do Frankfurtu nad Menem, gdzie został szefem dużego laboratorium metaloznawczego Metallbank und Metallurgische Gesellschaft AG. Miał pod sobą 19 osób i szukał m.in. nowych stopów do produkcji łożysk. W roku 1924 po wieloletnich wysiłkach opatentował bezcynowy stop łożyskowy dla kolejnictwa zwany metalem B (Niemcy, USA, ZSRR, Czechosłowacja, Francja, Anglia). W Polsce produkował go Ursus. Metal B to stop kolejowy na panewki łożysk ślizgowych poddawanych dużym naciskom i wysokim temperaturom. Metal B pozwolił na ogromne oszczędności w przemyśle kolejowym. Czochralskiemu przyniósł sławę i pieniądze. Był powszechnie wykorzystywany do lat 60 XX wieku, kiedy łożyska ślizgowe zastąpiono tocznymi. Niestety, duża część prac Czochralskiego związana była z przemysłem zbrojeniowym zarówno w Niemczech, jak i po 1928 r. w Polsce. Objęte były tajemnicą i praktycznie nic nie zachowało się do dziś. Trzecim ważnym, z dzisiejszej perspektywy, osiągnięciem Czochralskiego był tzw. radiomikroskop, czyli metoda skanowania powierzchni próbek metalicznych w 13

14 poszukiwaniu i badaniu domieszek niemetalicznych w stopach. Czochralski zastosował tu procedurę znaną z ówczesnych tzw. kryształkowych odbiorników radiowych. Tylko cel był inny. W radiu poszukiwano na kryształku (pełniącym rolę diody) miejsca, gdzie po prostu możliwy był odbiór audycji radiowej. U zwykłego słuchacza na odbiorze audycji kończyło się zadanie, u Czochralskiego zaczynało. Głos w słuchawce (w Polsce pochodził z radiostacji w Raszynie) świadczył bowiem o znalezieniu niemetalicznego ziarna zatopionego (dokładniej wykrystalizowanego) w badanym stopie. Regularne przemiatanie igłą po powierzchni próbki obserwowane pod mikroskopem i odsłuchiwane pozwalało na sporządzenie mapy rozmieszczenia niemetalicznych wytrąceń w próbce. Dziś można na to urządzenie, nazwane przez Czochralskiego radiomikroskopem (metodę nazwał radiowym badaniem metali), spojrzeć jak na pierwowzór mikroskopu skaningowego z ruchomą sondą (SPM), za który Gerd Binnig i Heinrich Rohrer otrzymali Nagrodę Nobla z fizyki w 1986 r. W 1925 r. został przewodniczącym Niemieckiego Towarzystwa Metaloznawczego. Jest konsultantem największych światowych koncernów - francuskiej Schneider-Creusot, czeskiej Skody, szwedzkiego Boforsa, angielskiego Instytutu Metali. 4 lata później na zaproszenie prezydenta I. Mościckiego powrócił do Polski, gdzie powierzono mu organizację Instytutu Metalurgii i Metaloznawstwa Politechniki Warszawskiej (Czochralski najprawdopodobniej współpracował z polskim wywiadem wojskowym. Został ściągnięty do kraju, bo groziła mu dekonspiracja). Także w 1929 Czochralski uzyskał najwyższą godność akademicką - doktorat honorowy Politechniki Warszawskiej i objął posadę profesora na Wydziale Chemii Politechniki Warszawskiej. Dorobek naukowy Jana Czochralskiego stanowi ponad sto publikacji patentów. Aktywnie uczestniczył w życiu działalności polskich towarzystw naukowych i kulturalnych. Przyjaźni się z prezydentem, w swym domu przy ul. Nabielaka w Warszawie prowadzi salon literacki, sam pisze wiersze, gromadzi niezłą kolekcję dzieł sztuki (przepadły podczas Powstania Warszawskiego). Prezesuje wielu radom naukowym i kolegiom, doradza m.in. wojsku, polskim kolejom, Ursusowi. Czerpie znaczne dochody z wynalazków. 14

15 Nie ukrywa zamożności. Sponsoruje artystów, podobno finansuje wykopaliska w Biskupinie (to niedaleko od jego rodzinnej Kcyni), a także odbudowę dworku Chopina. Zawsze elegancki, w jasnych garniturach, nie wychodzi na ulicę bez muszki i laski pod ręką. W Kcyni kupuje działkę i stawia piękną willę, letnią rezydencję, którą nazywa od imienia żony Margowem (to w niej po wojnie UB będzie szukać dolarów). Do dziś ludzie tam wspominają, że kiedy przyjeżdżali Czochralscy, wielcy państwo, to zawsze śnieżnobiałą elegancką limuzyną z kierowcą w białych rękawiczkach. To musiało budzić zawiść. Głośnym echem przed wojną odbił się konflikt Czochralskiego z prof. Witoldem Broniewskim (również z Politechniki Warszawskiej), który publicznie zarzucał Czochralskiemu interesowność i wyciąganie korzyści materialnych z tytułu pełnienia rozlicznych funkcji. Poszło także o "stop B", którego Broniewski - wraz z niektórymi innymi rodzimymi ekspertami - nie cenił, oraz o kwestię podwójnego obywatelstwa. Po powrocie do Polski Czochralski był wciąż obywatelem Niemiec. Mimo że przyjmując obywatelstwo polskie, musiał się zrzec obcego. Ale czy to zrzeczenie zostało uznane za naszą zachodnią granicą i kiedy to nastąpiło, to wcale nie jest pewne. Prawdopodobnie (kolejny znak zapytania) aż do drugiej wojny światowej Niemcy uznawali go za swojego obywatela. Oponenci profesora niemal otwarcie sugerowali, że Czochralski - obywatel wrogiego kraju - namówił polskie koleje i przemysł zbrojeniowy na gorszy stop, że jest przedstawicielem piątej kolumny działającym na rzecz osłabienia obronności. Konflikt obu profesorów kończy się w połowie lat 30 procesami o zniesławienie, które wygrywa Czochralski. Co ciekawe, na jego korzyść zeznaje minister oświaty oraz przedstawiciele armii, m.in. generał Włodzimierz Langner z wywiadu, który mówi, że wojsko prześwietliło naukowca i ma do niego pełne zaufanie. W okresie II wojny światowej zajął się wyrobami drogeryjnymi. Zasłynął m.in. ze specjalnej wody kolońskiej, a odczynniki sprowadzane do produkcji pasty do zębów wykorzystano w podziemiu do produkcji materiałów wybuchowych. Prowadził również Zakład Badań Materiałów wykonując zlecenia niemieckiej armii. Ta działalność stała się podstawą do oszczerstw o zdradę ojczyzny. Wkrótce po wyzwoleniu - zapewne za sprawą donosu - prof. Czochralski zostaje oskarżony o współpracę z Niemcami na szkodę narodu polskiego. W kwietniu 1945 r. zostaje aresztowany i cztery miesiące spędza w więzieniu w Piotrkowie Trybunalskim. Chodziło o jego kontakty z niemieckimi władzami podczas okupacji, o to, że samowolnie, bez zezwolenia władz Politechniki, uruchomił Zakład Badań Materiałów na bazie swego przedwojennego instytutu, a także o jego działalność po Powstaniu Warszawskim, kiedy to miał brać pieniądze za 15

16 wywożenie mienia i kosztowności z zamkniętej Warszawy. Jerzy Korytkowski, który jako prokurator Specjalnego Sądu Karnego zajmował się tą sprawą, nie znalazł jednak żadnych dowodów na kolaborację. Śledztwo zostało umorzone, a profesora zwolniono z więzienia. Mimo to wkrótce potem Senat Politechniki Warszawskiej nie zgadza się go przyjąć z powrotem do pracy, odwraca się od niego. Uchwała Senatu z 19 grudnia 1945 r. głosi: Jan Czochralski od końca 1939 r. przestał być uważany przez grono profesorów za profesora Politechniki Warszawskiej. Do końca życia środowisko naukowe nie chciało go przyjąć do swego grona. Czochralski odczuł to jako poniżenie i osobistą porażkę. Choć proponowano mu emigrację do Austrii i katedrę w Wiedniu, wraz z żoną wrócił do rodzinnej Kcyni, gdzie od 1946 r prowadził małą firmę farmaceutyczną BION. Wydaje się, że była to jakaś kopia firmy Herbranda. Produkował m.in. świece, pastę do butów, płyn do trwałej ondulacji (stosowany do dziś w jednym z zakładów fryzjerskich w Gdańsku!) i znany Proszek od kataru z Gołąbkiem. Pamięta się również jego eksperymenty z opracowywaniem receptur na potrawy z czerwonych muchomorów i trujących roślin. Nikt nie zatruł się tymi specjałami. Szkoda więc, że nie zachowały się te przepisy. Zmarł 22 kwietnia 1953 r. w poznańskim szpitalu i został pochowany w rodzinnym grobowcu w Kcyni. Na początku lat 90. Politechnika Warszawska zwracała się do prokuratur okręgowych w Warszawie, Łodzi i Wrocławiu, Głównej Komisji Badania Zbrodni Hitlerowskich, przejrzała też archiwa sądu podziemnego AK. Nie znalazła żadnych dowodów na kolaborację ani też nazwiska Czochralskiego wśród kolaborantów, których podziemie skazywało na śmierć. Przeciwnie, coraz więcej przesłanek wskazywało na to, że profesor w czasie okupacji mógł współpracować z Armią Krajową, do czego oczywiście tuż po wojnie lepiej się było nie przyznawać. Na przykład Ludwik Szenderowski, kierownik warsztatów w zakładzie Czochralskiego, wspominał, że wykonywano tam tajne prace dla podziemia, odlewano granaty żeliwne, części do drukarni i pistoletów, a profesor o tym wiedział i to tolerował. Jego bratanek i imiennik - Jan Czochralski, germanista z Uniwersytetu Warszawskiego (zmarł w 2004 r.) - mówił, że stryj zatrudniał w czasie okupacji członków Armii Krajowej. Jednym z nich był Lucjan Kuberski, który mu opowiadał, jak profesor sabotował zamówioną przez Wehrmacht produkcję. 16

17 Najpierw domaga się sprowadzenia jakiegoś skomplikowanego urządzenia, a kiedy wreszcie nadchodzi, w towarzystwie Kuberskiego własnoręcznie młotkiem rozbija najważniejszą część, bez której ono nie może pracować. Zakłady pomogły przetrwać ponad stu pracownikom - dawały "mocne" zatrudnienie, chroniły przed wywiezieniem do Niemiec naukowców i aparatury. Jeszcze w czasie śledztwa tuż po wojnie świadkowie zeznawali, że Czochralski, korzystając ze swoich niemieckich znajomości, wydostał z więzień i obozów hitlerowskich wielu Polaków. Dzięki jego staraniom zostają zwolnieni m.in. późniejsi profesorowie Politechniki Warszawskiej - Marian Świderek z obozu w Buchenwaldzie i Stanisław Porejko z obozu w Gusen. Podczas okupacji nadal organizuje czwartki literackie, które są okazją do wspomagania twórców. Goszczą na nich m.in. Wacław Berent, Ludwik Solski, Leopold Staff, Alfons Karny, Adolf Nowaczyński, Juliusz Kaden-Bandrowski, Kornel Makuszyński. *** 29 czerwca 2011 r. Senat Politechniki Warszawskiej uchwałą nr 338/XLVII/2011 przywrócił dobre imię prof. Jana Czochralskiego. To znaczący moment na drodze właściwego docenienia osiągnięć naukowych profesora z Kcyni. Senat uczelni, po zapoznaniu się m.in. z dokumentami archiwum państwowego, doceniając wybitne w skali światowej osiągnięcia będące podstawą nadania Mu w 1929 r. tytułu doktora honoris causa Politechniki Warszawskiej, w związku z ujawnionymi dokumentami potwierdzającymi Jego patriotyczną postawę w okresie II Wojny Światowej uznał za konieczne przywrócenie Jego dobrego imienia, podważonego w Politechnice Warszawskiej w 1945 r. Z pewnością dużą rolę w działaniach, których efektem jest uchwała Senatu odegrali warszawscy naukowcy - dr hab. inż. Jacek Ryszard Przygodzki oraz dr inż. Witold Mirski, a także inni, którzy zajmują się postacią Czochralskiego i jego dorobkiem, jak choćby dr Paweł Tomaszewski oraz kcyńscy miłośnicy historii - Jan Polewczyński, Jan Kurant czy dyrektor Szkoły Podstawowej im. J. Czochralskiego Michał Poczobutt. Uchwałą Senatu Politechniki Warszawskiej być może otworzy nowy rozdział w promocji profesora Czochralskiego i z pewnością kończy wszelkie spekulacje dotyczące pomówień. Gmina Kcynia poprzez swoje działania przyczyniała się wielokrotnie do dobrej promocji osoby profesora m.in. poprzez nadanie Szkole Podstawowej w Kcyni imienia Jana Czochralskiego, nazwanie placu na styku ul. Szewskiej i Poznańskiej - 17

18 Placem prof. Jana Czochralskiego oraz emisję bonu miejskiego "10 Eurokcyń" z podobizną profesora Czochralskiego, organizację sesji popularno-naukowych czy publikacje. W Toruniu powstała Kujawsko-Pomorska Agencja Innowacyjności im. prof. Jana Czochralskiego. Ma ona na celu transfer technologii z nauki do biznesu. Powołana została przez Urząd Marszałkowski województwa kujawsko-pomorskiego. Szefem został prof. Bogusław Buszewski. Metoda Czochralskiego: Metoda ta zwana także metodą wyciągania z roztopu, polega na powolnym, stopniowym wyciąganiu z roztopionego metalu zarodka krystalicznego, w sposób zapewniający kontrolowaną i stabilną krystalizację metalu na powierzchni zarodka. kamera obserwacyjna mechanizm wyciągania i obracania zarodzi komora pieca tygiel wraz z osłonami ceramicznymi umieszczony wewnątrz cewki indukcyjnej waga elektroniczna A. Jasik, Otrzymywanie kryształów Sr x Ba 1-x Nb 2 O 6 oraz Li 2-x Na x Ge 4 O 9 czystych a także domieszkowanych metalami przejściowymi (Cr, Mn) oraz ich właściwości dielektryczne, magnetyczne i optyczne - rozprawa doktorska B. Jeśli wymagają tego warunki procesu krystalizacji zarodek oraz tygiel mogą zostać wprawione w ruch obrotowy celem polepszenia warunków transportu masy i ciepła. W rezultacie otrzymuje się cylindryczny monokryształ o orientacji krystalograficznej zarodka. Wymiary i kształt: średnica oraz długość hodowanego kryształu kontrolowane są poprzez prędkość przesuwu i prędkość obrotową zarodka, ograniczone są jednak 18

19 poprzez parametry układu zastosowanego do hodowli. Jest to najszybsza z metod hodowli monokryształów, prędkość wzrostu wynosi od 1 do 40 mm/h. Najczęściej stosowanymi piecami do hodowli monokryształów metodą Czochralskiego są piece indukcyjne, rzadziej oporowe. W zależności od topionego metalu do topienia stosuje się tygle wykonane z kwarcu, grafitu, azotku boru bądź innego materiału żaroodpornego nie wchodzącego w reakcję z topionym metalem. W celu zapewnienia czystych warunków hodowli i zapobieżenia utlenieniu proces przeprowadzany jest w próżni bądź atmosferze gazu obojętnego. Metodę Czochralskiego na skalę przemysłową stosuje się do produkcji monokryształów krzemu. Schemat metody Czochralskiego PRZEBIEG PROCESU Urządzenia Czochralskiego do otrzymywania monokryształów krzemu mają załadunek od 30 do 150 kg, a produkt jednego wytopu to monokryształ o masie od 25 do 120 kg. Jest to proces ciągły o około 40 godzinnym cyklu. Proces wzrostu zachodzi przez kierunkową krystalizację znajdującego się w tyglu kwarcowym stopionego krzemu. Wzrost rozpoczyna się od monokrystalicznego zarodka (zaródź monokrystaliczna) umieszczonego w uchwycie, który wykonany jest z grafitu o wysokiej czystości. Wrzeciono robocze wraz z uchwytem i zarodkiem przemieszcza się do góry z szybkością odpowiadającą szybkości krystalizacji krzemu. Na początku procesu średnica monokryształu jest równa lub mniejsza od średnicy zarodka, po czym następuje wzrost średnicy do uzyskania wymaganej wielkości. Obszar krystalizacji chroniony jest gazem obojętnym, którym najczęściej jest argon. Ponieważ krzem stopiony jest materiałem bardzo agresywnym pod względem chemicznym i bardzo chętnie wchodzi w reakcje ze wszystkimi materiałami tygla, a nawet z minimalna ilością tlenu oraz pary wodnej w środowisku procesu, wymagana jest bardzo wysoka czystość używanego gazu. Argon przepływa przez piec dzięki zastosowaniu specjalnych pomp 19

20 próżniowych. Komora pieca musi być próżnioszczelna. W całym układzie panuje wysoka temperatura, rzędu 1500 C (temperatura topnienia krzemu wynosi 1415 C), co wymaga zastosowania komory ze stali nierdzewnej, chłodzonej wodą. Oczywistym jest, że temperatura topnienia materiału, z którego wykonany jest tygiel musi być większa od temperatury topnienia krzemu. Kluczowe znaczenie dla prawidłowego i wydajnego przebiegu procesu ma jednorodne pole termiczne, wytwarzane przez grafitowy nagrzewnik. W celu jego uzyskania monokryształ i tygiel z wsadem, którym jest stopiony krzem są obracane. Krystalizacja przebiega aż do wyczerpania się stopionego krzemu w tyglu kwarcowym. Zautomatyzowane i skomputeryzowane urządzenia Czochralskiego ze względu na zaawansowanie procesu wykorzystują obecnie najwyższe możliwości współczesnej techniki. KALENDARIUM 23 października 1885 r. w Kcyni, na Pałukach w północno-wschodniej Wielkopolsce na świat przychodzi Jan, ósme z dziesięciorga dzieci Franciszka Czochralskiego i Marty z Suchomskich ok r. kończy kcyńskie Seminarium Nauczycielskie 1904 r. przenosi się do Berlina i rozpoczyna pracę w aptekach 1907 r. znajduje zatrudnienie w laboratorium w Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft, AEG 1910 r. bierze ślub z poznaną na koncercie chopinowskim niemiecką pianistką Margueritą Hasse. Niektóre źródła podają, że w 1910 r. zdobywa tytuł zawodowy inżyniera chemika ze specjalnością metalurgiczną w Wyższej Szkole Technicznej w Berlinie-Charlottenburgu 1913 r. wspólnie z Wichardem von Moellendorfem publikuje pierwszą pracę naukową o krystalografii metali pt. Technologiczne wnioski z krystalografii metali 1916 r. odnosi swój największy naukowy sukces, odkrywając metodę otrzymywania monokryształów metali 1917 r. przenosi się do Frankfurtu nad Menem, by zostać szefem laboratorium metaloznawczego Meallbank u. Metallurgische Gesellschaft AG 1919 r. zakłada Niemieckie Towarzystwo Metaloznawcze 20

21 1924 r. opatentuje odporny na korozję stop łożyskowy zwany metalem B, który szybko znajduje szerokie zastosowanie i przynosi Czochralskiemu spore zyski 1925 r. opracowuje radiomikroskop; zostaje prezesem Niemieckiego Towarzystwa Metaloznawczego 1927 r. prezydent Ignacy Mościcki zaprasza Czochralskiego do Polski i oferuje mu posadę na Politechnice Warszawskiej 1929 r. przenosi się do Polski i obejmuje Katedrę Metalurgii i Metaloznawstwa na Wydziale Chemicznym Politechniki Warszawskiej 1 maja 1929 r. rozpoczyna organizowanie Działu Metalurgicznego w Instytucie Chemii Przemysłowej w Warszawie 17 listopada 1929 r. otrzymuje tytuł doktora honoris causa Politechniki Warszawskiej 1930 r. zostaje profesorem zwyczajnym metalurgii i metaloznawstwa na Wydziale Chemii Politechniki Warszawskiej 1934 r. zostaje kierownikiem utworzonego przez siebie Instytutu Metalurgii i Metaloznawstwa Politechniki Warszawskiej seria procesów prof. Czochralskiego z prof. Witoldem Broniewskim grudzień 1939 r. uzyskuje pozwolenie na uruchomienie Zakładu Badań Materiałów kwiecień 1945 r. z powodu donosu oskarżającego o kolaborację trafia do więzienia w Piotrkowie Trybunalskim (śledztwo zostaje umorzone) grudzień 1945 r. na mocy uchwały Senat Politechniki Warszawskiej pozbawia prof. Czochralskiego etatu 1946 r. po powrocie do rodzinnej Kcyni prof. Czochralski uruchamia Zakłady Chemiczne BION 22 kwietnia 1953 r. w poznańskim szpitalu umiera na zawał serca i zostaje pochowany na cmentarzu w rodzinnej Kcyni czerwiec 1993 r. Senat Politechniki Warszawskiej przyjmuje uchwałę o włączeniu do dziedzictwa uczelni dorobku naukowego prof. Czochralskiego 29 czerwca 2011 r. Senat Politechniki Warszawskiej przyjmuje uchwałę o przywróceniu dobrego imienia prof. Czochralskiego 21

22 21 listopada 2012 r. Senat Politechniki przyjmuje uchwałę w sprawie ogłoszenia roku 2013 Rokiem prof. Jana Czochralskiego 7 grudnia 2012 r. na mocy uchwały Sejm RP ogłasza rok 2013 Rokiem Jana Czochralskiego 12 lutego 2013 r. Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego obejmuje honorowy patronat nad obchodami Roku Jana Czochralskiego, a Politechnika Warszawska otrzymuje zgodę od Ministerstwa na koordynację obchodów krajowych oraz na powołanie prof. Mirosława Nadera z PW na funkcję krajowego koordynatora obchodów. Opracowano na podstawie: 1 P. Tomaszewski, Jan Czochralski i jego metoda, Wrocław-Kcynia 2003; P. Tomaszewski, Powrót. Rzecz o Janie Czochralskim, Wrocław A. Pajączkowska, Jan Czochralski and His Method of Crystal Growth, Acta. Phys. Pol., 124 (2013)