Wstęp

W 2026 roku minęły 73 lata od śmierci prof. Jana Czochralskiego, pomysłodawcy słynnej na całym świecie metody otrzymywania monokryształów. Uważa się powszechnie, że bez tej metody i jej autora nie byłoby dziś elektroniki półprzewodnikowej, dzisiejszej technologii i techniki, a nasze życie wyglądałoby zupełnie inaczej. Nie ma w tym żadnej przesady, skoro odkrycie Czochralskiego sprzed 110 lat było wynikiem szczęśliwego zbiegu okoliczności. Nastąpiło ogromnie rzadkie spotkanie poszukiwań i oczekiwań młodego badacza, jego wyjątkowej spostrzegawczości i intuicji oraz przypadkowo wygenerowanego zjawiska nie występującego w przyrodzie. Dziś na świecie codziennie otrzymuje się kilkadziesiąt ton monokryształów hodowanych metodą Czochralskiego, większość wykorzystuje przemysł półprzewodnikowy. Trudno więc się dziwić, że niektórzy nazywają Jana Czochralskiego „ojcem elektroniki”.

Codziennie w czasopismach naukowych z fizyki i chemii pojawia się też jego nazwisko w wersji pełnej lub skróconej do powszechnie znanego skrótu: CZ. I choć dziś już prawie nikt nie cytuje jego prac oryginalnych, to nazwisko weszło do powszechnego użytku. O takiej popularności marzy wielu uczonych. Ale tej popularności Profesor nie dożył. Opuszczony w swej willi w Kcyni, kończył pisać polską wersję książki pt. “Nowoczesne metaloznawstwo”, w której jeden z rozdziałów poświęcony był właśnie metodzie Czochralskiego. Zapewne nawet nie wiedział, że w Stanach Zjednoczonych rozpoczęto rewolucję w elektronice właśnie przy użyciu jego metody otrzymywania kryształów, do tej pory stosowanej przy krystalizacji metali.

Z czasem doszło do zaskakującego „oddzielenia” nazwiska od osoby. Cały świat rozpoczął stosowanie metody Czochralskiego przy prawie zupełnym braku świadomości kim był twórca metody. Dopiero wieloletnie starania kilku zaledwie osób doprowadziły do upowszechnienia osoby i innych dokonań prof. Jana Czochralskiego. Chciałbym, aby i ta strona pozwoliła choćby na częściowe upowszechnienie wiedzy o jednym z kilku najsłynniejszych polskich uczonych z zakresu fizyki i chemii. Obok Mikołaja Kopernika, Marii Skłodowskiej-Curie chyba jeszcze tylko Jan Czochralski doczekał się trwałego miejsca nie tylko w historii tych dziedzin nauki, lecz i we współczesnej terminologii naukowej. Możemy być dumni, że i Czochralski jest naszym rodakiem!

Jan Czochralski należał do pokolenia, które aktywnie uczestniczyło w burzliwym rozwoju nauki i techniki w początkach XX wieku. Wystarczy wspomnieć pierwszy lot samolotu braci Wright (1903), skroplenie helu (1908, H. Kamerlingh-Onnes), odkrycia: jądra atomowego (1911, E. Rutherford), nadprzewodnictwa (1911, H. Kamerlingh-Onnes) i dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego na kryształach (1912, M. von Laue), model jądra atomowego (1914, N, Bohr), ogólną teorię względności (1916, A. Einstein), pierwszy przelot przez Atlantyk (1919, J. Alcock i A.W. Brown) czy też sformułowanie mechaniki kwantowej (1925, W. Heisenberg).

Był twórcą wszechstronnym o szerokich zainteresowaniach naukowych i pozanaukowych, był zarazem technikiem i humanistą. Nawet w tamtych czasach nie było wielu takich badaczy. Bogaty dorobek naukowy i techniczny w pełni odpowiada bogactwu życia i zainteresowań Czochralskiego. Więcej, jego życiorysem można by obdzielić kilka osób! Czy tylko takie były czasy, czy Czochralski był tylko „nieodrodnym” synem swojej epoki? Pozostawmy innym te rozważania. Nie ulega jednak wątpliwości, że Czochralski połączył w sobie w sposób prawie idealny ciężką i sumienną pracę (wszak pochodził z rodu wielkopolskich rzemieślników!), zapał do nauki i poszukiwania nowego, właściwe wyczucie tematyki prac i twórczy niepokój, uporczywe dążenie do celu na przekór różnym niepowodzeniom. To ważne, by jego nazwiska nie łączyć tylko z jednym odkryciem, z jednym wynalazkiem – zresztą akurat tym, którego nie opatentował. Jego dorobek czeka nadal na wnikliwe zbadanie przez fachowców. Do dziś udało się opracować tylko część związaną z tzw. metodą Czochralskiego, a przecież pozostały dużo liczniejsze dokonania z zakresu metaloznawstwa i materiałoznawstwa. Obecnie niemal każdy rok przynosi nowe wiadomości i nieraz zaskakujące odkrycia. Przypuszcza się na przykład, że pierwowzorem skaningowego mikroskopu sił atomowych nagrodzonego Nagrodą Nobla mógł być tzw. radiomikroskop Czochralskiego z 1925 r.

Kim więc był ów uczony przez całe lata celowo zapomniany, a którego dziś, 72 lata po jego śmierci, stawia się w jednym szeregu z największy mi polskimi uczonymi? Dlaczego został niezrozumiany i w konsekwencji zapomniany? Dlaczego taki przeżył dramat? Co naprawdę pozostawił w nauce?

W domu rodzinnym

Jan Czochralski urodził się 23 października 1885 r. w Kcyni na Pałukach, będących wówczas pod zaborem pruskim. Był ósmym z dziesięciorga dzieci wielkopolskich rzemieślników Franciszka Czochralskiego i Marty z Suchomskich. Nie może więc dziwić u Jana umiłowanie zarówno do solidnej pracy, jak i do ziemi rodzinnej.

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. Rodzicom obiecał, że powróci do Kcyni dopiero, jak będzie sławny!

W Berlinie

W tamtych czasach najbliższym miastem akademickim był Berlin, gdzie zresztą studiowało wielu Polaków. Jan Czochralski znalazł się tam pod koniec 1904 roku i rozpoczął pracę w aptece/drogerii dr. A. Herbranda w Altglienicke (dzisiaj jedna z dzielnic Berlina). Prowadził analizy rud, olejów, smarów i metali. Tu zdobywał doświadczenie chemika, aptekarza, materiałoznawcy i uczonego, zdobywał wiedzę i samodzielność w formułowaniu tematów badawczych. Warto wiedzieć, że o tej praktyce aptekarskiej nigdy nie zapomniał; po powrocie do Polski zadziwiał rodzinę i znajomych przyrządzaniem znakomitych nalewek i potraw, także z roślin i grzybów uważanych za niejadalne czy nawet trujące!

Później krótko pracował w laboratorium firmy Kunheim & Co. w Niederschoenweide pod Berlinem, by następnie trafić do koncernu Allgemeine Elektrizitaets-Gesellschaft (AEG). Praca w Kabelwerk Oberspree i dwa lata spędzone w laboratoriach badawczych tego koncernu przygotowały go do objęcia funkcji kierownika laboratorium badania stali i żelaza. Zajmował się określaniem jakości i czystości metali, stopów i półproduktów oraz rafinowaniem miedzi. Ogromna pracowitość i upór pozwoliły mu, mimo formalnego braku uprawnień do nauki, uczęszczać na wykłady chemii specjalnej na Politechnice w Charlottenburgu pod Berlinem.

Podobno nie stronił od zajęć 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 (lub stanowisko?) inżyniera chemika. W latach 1911 – 1914 był asystentem W. von Moellendorffa, z którym opublikował swoją pierwszą pracę poświęconą krystalografii metali, a dokładniej – podwalinom późniejszej teorii dyslokacji. Głównym zadaniem młodego Czochralskiego było wprowadzenie aluminium do elektroniki, a więc pionierskie prace nad technologią produkcji blach, drutów i wyprasek aluminiowych, badanie stopów aluminium i standaryzacja badań metalograficznych.

Metale i metalografia stały się odtąd pasją Czochralskiego. Publikował kolejne prace nie stroniąc od tematów trudnych i nowych. Jego osiągnięcia były znaczące i wyznaczały nowe drogi w nauce i technologii. Sława Czochralskiego powoli rosła.

Odkrywanie metody Czochralskiego

Największy rozgłos przyniosła Janowi Czochralskiemu metoda nazwana później jego imieniem, a opracowana w 1916 r. jako metoda pomiaru szybkości krystalizacji metali. Dzisiaj można metodę Czochralskiego opisać w następujący sposób: materiał podlegający krystalizacji, po roztopieniu w tyglu, ochładzany jest przy powierzchni stopu do temperatury krzepnięcia. Do powierzchniowej warstwy stopu wprowadzany jest zarodek krystalizacji (kapilara lub odpowiednio zorientowany monokryształ), na którym zaczynają narastać kolejne warstwy kryształu o orientacji wymuszonej przez orientację tego zarodka. Zarodek zaczyna być wyciągany ze stopu z określoną szybkością tak by nie został zerwany kontakt wyciąganego kryształu ze stopem. Odpowiedni dobór szybkości wyciągania, wzajemny obrót kryształu i tygla, rozkład temperatur w tyglu i wiele innych parametrów wpływają na rozmiary i jakość otrzymanego monokryształu. Np. stosowane w przemyśle półprzewodnikowym monokryształy krzemu mają zwykle średnicę około 20 cm. Jedną z ważniejszych zalet metody jest możliwość kontrolowanego wprowadzania domieszek, a więc materiał wcale nie musi być „czysty spektralnie”.

Warto wspomnieć, że Czochralski zajmował się również inną metodą otrzymywania monokryształów – przez rekrystalizację materiału wyjściowego. Jest zresztą autorem pierwszej próby mikroskopowej teorii tego zjawiska.

We Frankfurcie nad Menem

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. Tu powstało wiele cennych prac naukowych i patentów. Do najgłośniejszego z opatentowanych materiałów należał bezcynowy stop łożyskowy dla kolejnictwa, zwany metalem B. Patent z 1924 r. zakupiony został przez największe gospodarczo państwa świata, w tym USA, Francję i Anglię. Autorowi przyniósł fortunę (ostatnie rozliczenia licencyjne pochodzą z roku 1948!), ale i zawiść innych. Wysiłki, by wprowadzić stop do polskiego kolejnictwa, odebrano jako próbę sabotażu i osłabienia Polski. Wytoczono szereg procesów sądowych, które choć wygrane przez Czochralskiego, niepotrzebnie pozostawiły nieprzyjemny osąd.

Szybko rozwijające się metaloznawstwo zyskało też ramy organizacyjne. Jan Czochralski wraz z paroma kolegami założył w 1919 r. Niemieckie Towarzystwo Metaloznawcze (Deutsche Gesellschaft für Metallkunde) i został jego przewodniczącym na zjeździe we Wrocławiu w 1925 r. Nie krył się z tym, że jest Polakiem, a jednak Niemcy wybrali go szefem swojego Towarzystwa! Z uznaniem podkreślano, że oprowadzając prezydenta Niemiec Hindeńburga po słynnej wystawie technicznej w Berlinie w 1924 r., rozmawiał z nim po polsku. Czochralski był też członkiem honorowym Międzynarodowego Związku Badań Materiałoznawczych w Londynie.

Prace Czochralskiego nie ograniczały się do zastosowań przemysłowych. Do prac o charakterze podstawowym zaliczyć należy pionierskie badania anizotropii twardości monokryształów, co miało swoje znaczenie przy obróbce plastycznej materiałów (prace z lat 1913-1923). Ukazały się też dwa podręczniki tłumaczone później na kilka języków: Metale łożyskowe i ich technologiczne zastosowanie (napisana wspólnie z G. Welterem w 1920 r.) i Nowoczesne metaloznawstwo w teorii i praktyce (1924), Wiele prac objętych było jednak tajemnicą służbową lub wojskową (także później w Polsce) i zapewne nigdy nie zostało opublikowanych. Wiadomo, że tylko w okresie pracy we Frankfurcie Czochralski był autorem raportów liczących ponad 2000 stron tekstu!

Ponownie w Polsce

Polska odrodzona po I wojnie światowej potrzebowała wiedzy i umiejętności wielu swoich synów rozsianych po świecie. Wiedziano, że Jan Czochralski nie zapomniał o kraju rodzinnym, mimo wysokiego stanowiska w niemieckim przemyśle. Powrócił do Polski na zaproszenie Prezydenta, wybitnego chemika prof. Ignacego Mościckiego i w 1929r. objął posadę profesora na Wydziale Chemii Politechniki Warszawskiej.

Otrzymał też jeden z pierwszych tytułów doktora honorowego Politechniki. 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. Prof. Czochralski zorganizował także Dział Metalurgiczny w Chemicznym Instytucie Badawczym (ChIB) w Warszawie, jednym z najbardziej liczących się w kraju samodzielnych instytutów badawczych, powołanym do opracowania metod wykorzystania bogactw surowcowych Polski przez polski przemysł. Obie nowocześnie wyposażone placówki wykonywały też, na zlecenie Ministerstwa Spraw Wojskowych, znaczące prace z zakresu obronności kraju. Czochralski przejął również Instytut Badań Materiałów Uzbrojenia.

W placówkach tych prof. Czochralski kontynuował badania podjęte w Niemczech. Nadal zajmował się pomiarami szybkości krystalizacji metali, własnościami elastycznymi, korozją metali i stopów w różnych atmosferach gazowych.

Warto podkreślić, że w maju 1939 r. prof. Walter Gerlach (znany fizyk, ten sam, który później kierował rabowaniem Instytutu Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego w 1939 r.) uznał Instytut Czochralskiego za lepiej wyposażony od niejednej placówki niemieckiej, a przecież pokazano mu tylko część cywilną Instytutu. Napisał w swoim raporcie: “(…) To, co obejrzałem w tym instytucie, należy do rzeczy najpiękniejszych, jakie kiedykolwiek oglądałem, a jakie w Niemczech można znaleźć najwyżej w instytutach badawczych przemysłu. Zawiera on wszelkie, jakie tylko można wymyślić, urządzenia do eksperymentów i środki pomocnicze dla czystego metaloznawstwa, dla chemii metali, dla fizyki metali i obróbki metali. Wydaje mi się, że jest to głównie instytut badawczy, ale uwzględnione jest również nauczanie; również dla tych celów dydaktycznych znajdują się pierwszorzędnej jakości środki pomocnicze i urządzenia. Na temat wielkości tego instytutu nie mogę się wypowiadać, ale oceniam, że jest on 4 razy większy niż ten nowy Instytut profesora Debye’a w Dahlem.”. Czochralski interesował, się też rozwojem gospodarczym Polski. Zachowało się kilka prac z tego zakresu. Swoistą zagadkę stanowi natomiast hasło z zakresu ekologii występujące w McGraw-Hill Dictionary of Scientific and Technical Terms (str. 408, ed. III, 1984). Czyżby nie obca mu była ekologia?

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. Takie zresztą pozostały i podczas wojny, nabierając nowego znaczenia – dawały pomoc i oparcie artystom, którzy znaleźli się w szczególnie trudnej sytuacji. To tam m.in. powstała zamówiona przez Czochralskiego seria rzeźb A. Karnego, w tym portrety gospodarza salonu. Aktywnie uczestniczył w działalności Polskiego Towarzystwa Chemicznego, Stowarzyszenia Mechaników Polskich, Stowarzyszenia Hutników Polskich. Jeszcze przed wojną usiłowano ukazać Jana Czochralskiego, jako uzurpatora na katedrze Politechniki i wroga Państwa Polskiego. Relacje prasowe z procesów wygranych przez Profesora wskazują jednak na głębokie poczucie więzi z Narodem i służebną wobec Niego postawę wykazaną w wielu podjętych działaniach.

Jan Czochralski powrócił też do rodzinnej Kcyni, gdzie żyła jeszcze jego matka. Wypełnił więc młodzieńczą zapowiedź – był sławny i bogaty, ale nie zapomniał, skąd wywodził się jego ród. W Kcyni miał swój drugi dom. Żywo interesował się także tym, co dotyczyło okolic rodzinnych; wspomagał zarówno badania archeologiczne, jak i poszukiwania geologiczne złóż ropy naftowej.

Dramat wojenny

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. Zakład ten tworzony za wiedzą i zgodą ówczesnego rektora zlikwidowanej Politechniki prof. K. Drewnowskiego, był zapewne formą eksperymentu. Była to próba ratowania pracowników uczelni, podjęta przez osobę, która bez specjalnego ryzyka mogła sprawdzić, czy Niemcy zgodzą się na podjęcie prac na podstawie konkretnych zleceń od firm polskich i niemieckich (ekspertyzy, produkcja drobnych części zamiennych). Próba udała się i nieco później, dokładnie na tych samych zasadach, utworzono kilkanaście dalszych zakładów na Uniwersytecie i Politechnice.

Zakład zapewniał pracę i bezpieczeństwo (wydając odpowiednie dokumenty) kilkudziesięciu osobom w okupowanej Warszawie, pracownikom Politechniki i ChIB oraz fikcyjnie zatrudnionym członkom Armii Krajowej. Oprócz normalnych zleceń wykonywano elementy uzbrojenia zamówione przez AK, a także niszczono, przez przetopienie, części elektryczne rakiet V-1 i V-2 po zbadaniu ich przez prof. Janusza Groszkowskiego. Nie przyłączenie Zakładu do utworzonej przez Niemców w 1942 r. niemieckiej szkoły technicznej można uważać za próbę zaakcentowania polskości, za przejaw niepopierania ostatecznej likwidacji polskiej Politechniki i niepopierania działań Niemców w okupowanej Warszawie. 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. I rzeczywiście. Już w czasie wojny kontrwywiad AK sprawdzał donosy na Czochralskiego, ale nie podjęto żadnych istotnych represji wobec Profesora (a przecież mogła być tylko jedna – wyrok śmierci!). 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 Karny w Łodzi dochodzeniu ustalono, że brak jest podstaw do ścigania Czochralskiego i członków jego rodziny. Jak później napisał prokurator: „działalność Czochralskiego w czasie okupacji nie miała w żadnym przypadku charakteru kolaboracji z okupantem i nie mogła być podciągnięta pod pojęcie zdrady narodu polskiego”. W sierpniu 1945 roku śledztwo zostało umorzone z braku dowodów winy.