METODA CZOCHRALSKIEGO

1. METODA CZOCHRALSKIEGO Autor: Natalia Szeremeta klasa IG, 2013 r.

2. Kim był Czochralski? • Jan Czochralski urodził się 23 X 1885 r. w Kcyni na Pałukach, będących wówczas pod zaborem pruskim. Był ósmym z dziesięciorga dzieci wielkopolskich rzemieślników Franciszka Czochralskiego i Marty z Suchomskich. • Zgodnie z wolą ojca ukończył Seminarium Nauczycielskie w Kcyni, ale nie mogąc pogodzić się z ocenami, nie odebrał świadectwa maturalnego. Brak tego dokumentu zamknął mu drogę do dalszej kariery nauczycielskiej i naukowej. Wyjechał więc, by dalej samemu uczyć się ulubionej chemii. • W DOMU RODZINNYM DOM RODZINNY W KCYNI

3. W BERLINIE W tamtych czasach najbliższym miastem akademickim był Berlin. Jan Czochralski znalazł się tam pod koniec 1904 roku i rozpoczął pracę w aptece . Tu zdobywał doświadczenie chemika, aptekarza, materiałoznawcy i uczonego. Dwa lata spędzone w laboratoriach badawczych koncernu AEG przygotowały go do objęcia funkcji kierownika laboratorium badania stali i żelaza.

4. Uczęszczał wówczas na zajęcia na Wydziale Sztuki Uniwersytetu Berlińskiego; tam zresztą poznał swoją przyszłą żonę, Margueritę Haase, pianistkę pochodzącą z holenderskiej rodziny osiadłej w Berlinie. Około 1910 r. otrzymał tytuł zawodowy inżyniera chemika.  CZOCHRALSKI WRAZ Z ŻONĄ W latach 1911 – 1914 był asystentem W. von Moellendorffa, z którym opublikował swoją pierwszą pracę poświęconą krystalografii metali. Metale i metalografia stały się odtąd pasją Czochralskiego. Publikował kolejne prace nie stroniąc od tematów trudnych i nowych. Sława Czochralskiego powoli rosła. W. VON MOLLENDORF

5. Największy rozgłos przyniosła Janowi Czochralskiemu metoda nazwana później jego imieniem, a opracowana w 1916 r. jako metoda pomiaru szybkości krystalizacji metali. • WE FRANKFURCIE NAD MENEM ULICA FRANKFURTU W LATACH 30. W 1917 roku udało się wreszcie Czochralskiemu przekonać władze koncernu Metallbank und Metallurgische Gesellschaft A.G. do propozycji utworzenia wielkiego, jak na owe czasy, laboratorium metaloznawczego, łączącego badania naukowe z próbami warsztatowymi. Przeniósł się, więc do Frankfurtu nad Menem i w wieku 32 lat został twórcą i kierownikiem jednego z najlepiej wyposażonych laboratoriów przemysłowych w Niemczech.

6. Jan Czochralski wraz z paroma kolegami założył w 1919 r. Niemieckie Towarzystwo Metaloznawcze i został jego przewodniczącym na zjeździe we Wrocławiu w 1925 r. Czochralski był też członkiem honorowym Międzynarodowego Związku Badań Materiałoznawczych w Londynie. CZOCHRALSKI W LABORATORIUM BADAWCZYM

7. Powrócił do Polski na zaproszenie Prezydenta, wybitnego chemika prof. Ignacego Mościckiego i w 1929 r. objął posadę profesora na Wydziale Chemii Politechniki Warszawskiej. Po raz kolejny budował swój warsztat pracy – Zakład Metalurgii i Metaloznawstwa na Politechnice i Instytut Metalurgii i Metaloznawstwa, pracujący głównie dla Ministerstwa Spraw Wojskowych. Obie placówki naukowe wyposażono w najnowocześniejszą aparaturę. • PONOWNIE W POLSCE Przywieziony majątek zainwestował w polskim przemyśle i przeznaczał na cele społeczne. M.in. pomagał studentom, artystom i literatom, wspomagał muzea. Salony jego domu znane były jako miejsce spotkań świata artystycznego Warszawy. Jan Czochralski powrócił też do rodzinnej Kcyni, gdzie żyła jeszcze jego matka. W Kcyni miał swój drugi dom. DOM CZOCHRALSKIEGO W KCYNI

8. Druga wojna światowa przerwała działalność naukową Profesora i stała się dla niego szczególnym doświadczeniem. On, Polak i niegdysiejszy znany obywatel pruski, żonaty z Niemką, podlegał szczególnym naciskom ze strony Niemców, którzy chcieli w nim widzieć pośrednika między władzami okupacyjnymi a Polakami. Postawa Czochralskiego była jednoznaczna – współpracy nie podjął. Natomiast swoją znajomość Niemców wykorzystał inaczej. Już zimą 1939 roku zorganizował, na prośbę pracowników swojego Instytutu, placówkę o charakterze usługowym – Zakład Badań Materiałów. Próba udała się i nieco później utworzono kilkanaście dalszych zakładów na Uniwersytecie i Politechnice. • DRAMAT WOJENNY CZOCHRALSKI W LABORATORIUM Z IGNACYM MOŚCICKIM

9. Oprócz normalnych zleceń wykonywano elementy uzbrojenia zamówione przez AK .Nie przyłączenie Zakładu do utworzonej przez Niemców w 1942 r. niemieckiej szkoły technicznej można uważać za próbę zaakcentowania polskości. Współpraca z AK, wydobywanie osób uwięzionych przez Niemców, pomoc dla getta żydowskiego w Warszawie, ratowanie zbiorów niszczonych muzeów, pomoc literatom i artystom polskim, ratowanie majątku Politechniki po Powstaniu Warszawskim – wszystko to stanowiło naturalny rys działalności okupacyjnej Czochralskiego. Swą wyjątkową znajomość psychiki i języka Niemców uważał za obowiązek Polaka zużytkować dla sprawy polskiej, mimo niebezpieczeństwa pozorów współpracy z okupantem, na jakie się narażał. WSPÓŁPRACA CZOCHRALSKIEGO Z AK

10. Już w czasie wojny kontrwywiad AK sprawdzał donosy na Czochralskiego, ale nie podjęto żadnych istotnych represji wobec Profesora. W kwietniu 1945 r. aresztowano Profesora pod po ważnym zarzutem „współpracy z niemieckimi władzami okupacyjnymi na szkodę osób spośród ludności cywilnej, względnie Państwa Polskiego”. W przeprowadzonym przez Specjalny Sąd Kamy w Łodzi dochodzeniu ustalono, że brak jest podstaw do ścigania Czochralskiego i członków jego rodziny. W sierpniu śledztwo zostało umorzone z braku dowodów winy. SĄD KARNY W ŁODZI

11. EPILOG Rozgoryczony profesor Czochralski wrócił do rodzinnej Kcyni. Tam wraz z rodziną założył Zakłady Chemiczne BION, produkujące różnego rodzaju wyroby kosmetyczne i drogeryjne. Profesor zmarł w Poznaniu 22 kwietnia 1953 r. i został pochowany na cmentarzu w rodzinnej Kcyni. CZOCHRALSKI ZE SWOJĄ RODZINĄ

12. ODKRYCIE METODY CZOCHRALSKIEGO • Młody Jan Czochralski był wówczas szefem laboratorium metalurgicznego koncernu AEG w Berlinie i zajmował się badaniem krystalizacji metali. Któregoś dnia, jak zwykle, przygotowywał notatki z przeprowadzonych eksperymentów. W pewnej chwili zanurzył pióro w tyglu z chłodzącą się stopioną cyną, a nie w stojącym obok kałamarzu. Gwałtownie wyciągnął pióro i ze zdziwieniem zauważył, że ze stalówki zwisa cienka nić zestalonego metalu. Czochralski wygenerował zjawisko niewystępujące w przyrodzie – krystalizację metalu wyciąganego ponad powierzchnię stopu. Rozcięcie stalówki zastąpił wąską kapilarą (dlatego nazywał metodę „metodą kapilary”) a później zarodkiem kryształu. KSZTAŁT KAPILARY

13. Pierwszy opis metody, nazwanej później „metodą Czochralskiego”, znalazł się w pracy pt. „Nowa metoda pomiaru szybkości krystalizacji metali”, którą opublikowano w czasopiśmie „Zeitschrift fur physikalische Chemie” w 1916 r. Redakcja otrzymała tę pracę od Jana Czochralskiego w dniu 19 sierpnia 1916 r. i tę datę należy uważać za oficjalne narodziny metody. KOPIA CZASOPISMA „ZEITSCHRIFT …”

14. NA CZYM POLEGA? • Metoda ta zwana także metodą wyciągania z roztworu, polega na powolnym, stopniowym wyciąganiu z roztopionego metalu zarodka krystalicznego, w sposób zapewniający kontrolowaną i stabilną krystalizację metalu na powierzchni zarodka. 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. SCHEMAT METODY CZOCHRALSKIEGO

15. INNE SCHEMATY TEJ METODY

16. PIERWSZE ZASTOSOWANIA • Naturalną konsekwencją dokonanego odkrycia było zastosowanie „metody pomiaru szybkości krystalizacji” do otrzymywania monokryształów. Niemal natychmiast – już w 1918 r. – taką możliwość dostrzegł Wartenberg. On też jako pierwszy zastąpił kapilarę zarodkiem hodowanego kryształu. HANS VON WARTENBERG

17. OBECNE ZASTOSOWANIE Dzisiaj metodą Czochralskiego otrzymuje się duże monokryształy różnorodnych materiałów: półprzewodników, tlenków, halogenków i metali. Jest to dominująca metoda przemysłowej produkcji wielu takich materiałów. Trudno się więc dziwić, że Czochralski nazywany jest „ojcem elektroniki”.

18. MONOKRYSZTAŁY OTRZYMANE METODĄ CZOCHRALSKIEGO

19. ADAPTACJA TEALA • Pod koniec II wojny światowej Gordon K. Teal, poszukiwał efektywnej metody otrzymywania monokryształów germanu, niezbędnych wobec rosnącego zapotrzebowania na półprzewodnikowe materiały elektroniczne. Znalazł taką metodę w laboratorium metalurgicznym Bell Laboratories – była to dobrze znana metalurgom metoda Czochralskiego. Przystosował tę metodę do hodowania kryształów germanu. A więc jego główną zasługą było rozszerzenie zastosowania metody Czochralskiego na otrzymywanie innych materiałów – niemetalicznych, począwszy od germanu i krzemu. Monokryształ krzemu uzyskany metodą Czochralskiego i wafle krzemowe wycięte z kryształu

20. 2013- ROK CZOCZRALSKIEGO

21. BIBLIOGRAFIA • www.janczochralski.com • www.chemia.waw.pl