Historia komputerów

Nieznany geniusz – Profesor Jan Czochralski

Zawsze staram się w opisywanych historiach znaleźć polski ślad. Każdy, choćby najmniejszy wkład Polaków w proces rozwoju współczesnych komputerów, informatyki czy elektroniki. Z racji naszej tragicznej historii, nie możemy się równać z technicznymi potęgami jak USA, Wielka Brytania czy Niemcy, ale polskich naukowców, czy inżynierów przewijających się w historii komputerów jest wielu. Jednak dzisiejsza postać to prawdziwa pierwsza liga czy raczej ekstraklasa techniczna. Gdyby nie on, nie czytalibyście tego tekstu na swoich laptopach czy mikrokomputerach. Co najwyżej na małym ekranie wielkiego jak pokój komputera lampowego. Postać zwana „ojcem współczesnej elektroniki” – profesor Jan Czochralski. Słyszeliście o nim? Pewnie nieliczni słyszeli, a i ci, którzy coś słyszeli niewiele mogą o nim powiedzieć. Mikołaja Kopernika każdy zna. Marię Curie-Skłodowską również. Jana Czochralskiego niewielu, a to ten sam kaliber odkryć naukowych!
Aby go poznać musimy się cofnąć do 23 października 1885 r., do Kcyni w Wielkopolsce, wtedy był to zabór pruski, czyli Niemcy. Nasz bohater, choć posiadał obywatelstwo niemieckie był Polakiem. Jan urodził się jako ósme z dziesięciorga dzieci polskiego rzemieślnika. Jego ojciec prowadził warsztat stolarski, zajmując się m.in. produkcją trumien. Ale nie stolarstwo było pasją młodego Janka, lecz chemia. Już w domu rodzinnym próbował swoich sił jako chemik, podobno bywało, że i szyby wylatywały z okien na skutek jego eksperymentów. Ojciec wysłał go do Kolegium Nauczycielskiego, gdzie zdał maturę. Wtedy pokazał, że nie jest przeciętnym uczniem. Ponieważ nie zgodził się z niskimi ocenami, jakie otrzymał na egzaminie, nie odebrał świadectwa, choć zdawał sobie sprawę, że bez niego nie dostanie się na studia. Według innej wersji odebrał świadectwo maturalne, ale nie godząc się z ocenami, podarł je na oczach nauczyciela (to typowe dla życiorysu Czochralskiego – wiemy o nim mało, a do tego cały jego życiorys obfituje w niejasności i często mamy kilka wersji zdarzeń). Tak czy siak Jan Czochralski został bez świadectwa maturalnego.


Jan Czochralski (foto. z archiwum Paweł E. Tomaszewski)

Dalej było jak w bajce – nasz bohater powiedział ojcu, że idzie w świat i wróci, kiedy będzie sławny i bogaty. Jak powiedział, tak zrobił. Aczkolwiek jego życie bajką nie było. Ponieważ kochał chemię, zatrudnił się w aptece, w Krotoszynie, gdzie prowadził badania chemiczne. Potem w wieku 19 lat wyjechał do Berlina, gdzie pracował, jako chemik w aptece/drogerii. Nie były to apteki takie jak dziś. Zajmowały się nie tylko sprzedażą, ale również produkcją i badaniami laboratoryjnymi. Czochralski przeprowadzał analizę olejów, smarów i metali. Zdobył doświadczenie jako aptekarz, chemik, materiałoznawca i uczony przeprowadzający samodzielnie projekty badawcze. W 1907 został zatrudniony w koncernie AEG, niektórzy podają, że apteka/drogeria też należała do AEG. Jest to możliwe, bo AEG (Allgemeine Elektricitats-Gesellschaft) na początku XX w. był największym koncernem elektrycznym w Niemczech, w jego skład wchodziło wiele firm, a do 1918 r. koncern był monopolistą na rynku niemieckim. Był też, jak to dzisiaj mówimy, przedsiębiorstwem innowacyjnym, zatrudniającym młodych, zdolnych inżynierów. Jednym z nich był Jan Czochralski, który zaczynał jako asystent, a doszedł do stanowiska nadinżyniera działu badań stali i żelaza, a jego dokonania przeszły do historii nauki i techniki.

(fot. ze strony www.old.niepoprawni.com)

W latach 1911-14 zajmował się głównie metalurgią, prowadził pionierskie badania nad stopami aluminium, technologią produkcji blach i drutów. Napisał pierwszą pracę poświęconą krystalografii metali. Jego działania nakierowane były na badanie właściwości aluminium pod kątem zastosowania w przemyśle, również w elektronice.
Jan był bardzo pracowitym człowiekiem i bardzo ambitnym. Nie tylko pracował jako chemik i przeprowadzał badania naukowe, ale zaczął także uzupełniać wiedzę teoretyczną, uczęszczając jako wolny słuchacz na Politechnikę w Charlottenburgu, na wykłady z chemii. Co ciekawe jednocześnie chodził na wykłady na Wydziale Sztuki Uniwersytetu Berlińskiego. Niektóre źródła, w tym Wikipedia, podają, że w 1910 r. uzyskał tytuł inżyniera chemika na politechnice. Jednak znając niemiecki ordnung (porządek) z początku XX w. wydaje mi się niemożliwe, żeby ktoś otrzymał tytuł inżyniera na politechnice nie mając dokumentu potwierdzającego ukończenia szkoły średniej. Skłaniam się ku tym źródłom, które podają, że chodzi tu o tytuł zawodowy – inżynier chemik, jaki miał w AEG.
W 1916 pracując nad krystalizacją metali, sporządzał notatki i przez pomyłkę zanurzył pióro w roztopionej cynie, zamiast w atramencie, a kiedy szybko je wyciągnął na końcu stalówki zrobił się cieniutki drucik z tężejącego metalu (w tamtych czasach pióro składało się ze stalówki osadzonej w obsadzce, które trzeba było maczać co chwila w kałamarzu z atramentem). Kiedy powtórzył tę czynność, tylko wolniej, drucik był dłuższy i grubszy. Po zbadaniu okazało się, że ten drucik jest monokryształem. Zjawisko to Czochralski wykorzystał do zbadania szybkości, z jaką rekrystalizują się poszczególne substancje. Początkowo wykorzystywał cynk i cynę. Metodę wielokrotnie usprawniał, np. wprowadzając do procesu zarodek krystaliczny umieszczony wewnątrz tygla, wszystko to wprowadzając w ruch obrotowy za pomocą mechanizmu wyposażonego w silnik. Otrzymywane tak monokryształy miały średnicę milimetra, a długość 15 cm. Dzisiejsze monokryształy otrzymywane metodą przemysłową mają nawet 20 cm średnicy.


Pierwszy tranzystor krzemowy Gordona K. Teala (fot. ze strony www.zdnet.com)

Wynik prac Czochralskiego opublikowano w 1918 w niemieckim czasopiśmie branży chemicznej. Artykuł autorstwa Jana Czochralskiego i Wicharda von Mollendorffa, którego Polak był wtedy asystentem, nosił tytuł „Nowa metoda pomiaru szybkości krystalizacji metalu”. Odkrycie przyniosło mu rozgłos i sławę, a metodę nazwano metodą Czochralskiego.
Proces otrzymywania monokryształu w owym czasie nie znalazł zastosowania praktycznego. Można powiedzieć, że wynalazek Czochralskiego wyprzedził epokę. Dopiero ponad 30 lat później gwałtowny rozwój elektroniki, wynalezienie tranzystora i poszukiwanie jak najlepszych komponentów do jego produkcji spowodował, że metodę Czochralskiego zaczęto wykorzystywać w amerykańskich laboratoriach. Pierwszy był inżynier z Bell Labs Gordon K. Teal, który na początku lat 50. tą metodą otrzymał monokryształ germanu i użył go w tranzystorze. W 1954 r. już jako pracownik Texas Instruments zbudował pierwszy tranzystor oparty na monokrysztale krzemu. Tranzystory krzemowe, ze względu na powszedniość występowania krzemu były tanie i zapoczątkowały erę małych, tranzystorowych odbiorników radiowych. Potem był układ scalony i cała rewolucja w elektronice i informatyce, oparta na monokryształach krzemu. Wszystko dzięki wynalazkowi Jana Czochralskiego.
O tranzystorach za 2 tygodnie, a w następnym teście dalszy ciąg o Janie Czochralskim.

G.Shamot

 

Źródła:

Paweł E. Tomaszewski: Jan Czochralski – historia człowieka niezwykłego
Paweł E. Tomaszewski: Powrót: Rzecz o Janie Czochralskim

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *