Jan
Czochralski

Jan Czochralski urodził się 23 października 1885 roku w Kcyni – małym wielkopolskim miasteczku w zaborze pruskim, którego wielu Polaków do dziś nie potrafiłoby wskazać na mapie. Był ósmym z dziesięciorga dzieci Franciszka, stolarza i Marty z Suchomskich. Dorastał w świecie, w którym codziennością była dwujęzyczność – w dokumentach jego ojciec figuruje równolegle jako Franz i Franciszek, co dobrze oddaje realia Kcyni tamtego czasu.

Jako chłopiec spędzał długie godziny zarówno w drogerii Wojciecha Siemianowskiego na Kozim Rynku, jak i – jak wspominała jego matka – w aptece „Pod Czarnym Orłem”. To właśnie tam, pod okiem polskich i niemieckich właścicieli, uczył się elementarnej chemii, mieszał substancje, obserwował reakcje i rozwijał swoją aptekarską precyzję. 

Nie miał matury, miał za to intuicję, cierpliwość i nieposkromioną ciekawość. Uczył się w kcyńskim Seminarium Nauczycielskim (1903–1904), które jednak porzucił po konflikcie z nauczycielem. Rodzinna opowieść mówi o zniszczeniu świadectwa, ale źródła tego nie potwierdzają. W wieku szesnastu lat wyruszył w świat – bez dyplomu, lecz z przekonaniem, że wiedza nie kończy się w szkolnych murach.

Na początku XX wieku trafił do Berlina – miasta, które było wówczas centrum technologicznej Europy. Pracował kolejno w aptece dra Augusta Herbranda, w Chemische Fabrik Kunheim & Co., a od 1907 roku w laboratoriach koncernu Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft (AEG) w Oberspree. To tam zetknął się z przemysłową chemią, metaloznawstwem i aparaturą, która wyznaczała granice ówczesnej nauki.

W 1908 roku skonstruował własny metalowy termometr rezystancyjny – przyrząd do precyzyjnego pomiaru przewodnictwa metali, który otworzył mu drogę do metrologii i badań strukturalnych.

Choć brakowało mu formalnego wykształcenia, uczęszczał – według własnych relacji – jako wolny słuchacz na wykłady w Technische Hochschule Charlottenburg. W 1910 roku poślubił niemiecką pianistkę Margaretę Haase, poznaną na koncercie chopinowskim – to ona wniosła do jego życia ton artystyczny i humanistyczny.

W AEG współpracował z wybitnym metaloznawcą Wichardem von Moellendorffem. W 1911 roku został jego asystentem, a dwa lata później współopublikował z nim pierwszą pracę naukową w tygodniku „Verein Deutscher Ingenieure”, poświęconą przemieszczeniom atomów w kryształach metali. Wspólnie prowadzili badania nad krystalizacją metali i wpływem naprężeń na ich strukturę. W 1913 roku opublikowali pracę „Technologische Schlüsse aus der Kristallographie der Metalle” w tygodniku VDI, rozpoczynając tym samym rozdział w dziejach metalurgii eksperymentalnej.

Za oficjalną datę odkrycia metody Czochralskiego przyjmuje się 19 sierpnia 1916 roku, gdy dostarczył do redakcji „Zeitschrift für Physikalische Chemie” manuskrypt artykułu Ein neues Verfahren zur Messung der Kristallisationsgeschwindigkeit der Metalle („Nowa metoda pomiaru szybkości krystalizacji metali”). Publikacja ukazała się w 1918 roku.

Podczas jednego z doświadczeń – jak głosi znana anegdota – zamiast w atrament, pióro trafiło do tygla z roztopioną cyną. Gdy stalówka wynurzyła się z metalu, zadrżała na niej lśniąca nić – przypadek, który zmienił historię technologii. Pierwsze igły metaliczne, które uzyskał w tym eksperymencie, miały około milimetra średnicy i do piętnastu centymetrów długości – wyglądały jak srebrne druty, a jednak były pojedynczymi kryształami metalu.

Tak powstała metoda Czochralskiego – proces, w którym z roztopionego metalu rodzi się jeden, doskonały kryształ, wyciągany krok po kroku z płynnej materii.  W 1917 roku dopracował jej geometrię: prędkość wyciągania i rotację tygla, tworząc prototyp współczesnego procesu Czochralski pulling. Nie wiedział jeszcze, że jego odkrycie stanie się jednym z fundamentów współczesnej elektroniki.

Po wojnie stanął na czele frankfurckiego laboratorium koncernu Metallbank und Metallurgische Gesellschaft – miejsca, które uchodziło wówczas za europejski wzorzec nowoczesności w przemyśle metalowym. W latach 1919–1923 był współzałożycielem i prezesem Deutsche Gesellschaft für Metallkunde (DGM) – Niemieckiego Towarzystwa Metaloznawczego.

W 1924 roku opracował metal B (Bahnmetall) – bezcynowy stop łożyskowy na bazie ołowiu z domieszkami sodu, wapnia, litu i aluminium. Patent (DRP, 1926) przyniósł mu międzynarodową sławę. W czasach deficytu cyny jego wynalazek uratował przemysł kolejowy i lotniczy. Stop był twardszy, odporniejszy na ścieranie i tańszy w produkcji. W Niemczech nazywano go „cudownym metalem Polaka”.

Czochralski stał się naukowcem-przemysłowcem, który potrafił przekuwać teorię w technologię. Jak sam wspominał, do Polski przywiózł później znaczny majątek z honorariów i patentów.

W 1925 roku zaprojektował radiomikroskop – przedziwny sojusz mikroskopu i fal radiowych. Dzięki niemu mógł dosłownie „usłyszeć metal”, rejestrując jego mikroskopijne drgania. Jego praca „Radiotechnik im Dienste der Metallkunde” opisywała nie tylko konstrukcję aparatu, lecz także pierwsze próby identyfikacji wtrąceń niemetalicznych metodą nieniszczącą. Dziś uznaje się to urządzenie za prekursora mikroskopów skaningowych (SPM), za które pół wieku później przyznano Nagrodę Nobla.

Czochralski jako jeden z pierwszych w Europie wykorzystywał również promieniowanie rentgenowskie w badaniach metali. Mówił, że „metal ma pamięć” – i że rolą naukowca jest tę pamięć odczytać

O jego osiągnięciach było już w latach 20. głośno w całej Europie. Henry Ford zaprosił go do współpracy w Stanach Zjednoczonych. Czochralski odmówił. W 1927 roku, na zaproszenie prezydenta Ignacego Mościckiego, który sam był chemika i profesora Politechniki Warszawskiej, przyjął propozycję objęcia katedry w Polsce. W świetle źródeł historycznych pojawiają się hipotezy o jego kontaktach z polskim wywiadem wojskowym w tym okresie, lecz brak dokumentów je potwierdzających – dlatego wzmiankę tę należy traktować jako niezweryfikowaną sugestię, a nie fakt. Pewne jest natomiast, że zrzekł się obywatelstwa niemieckiego, choć w dostępnych dokumentach nie odnaleziono potwierdzenia formalnego uznania tej decyzji przez władze niemieckie.

W 1929 roku otrzymał tytuł doktora honoris causa Politechniki Warszawskiej, a rok później profesurę zwyczajną.

Utworzył Instytut Metalurgii i Metaloznawstwa, który formalnie podlegał uczelni, lecz faktycznie realizował projekty strategiczne dla wojska – opracowywano tam nowe stopy dla przemysłu lotniczego i zbrojeniowego, badano korozję, naprężenia i procesy rekrystalizacji. W połowie lat trzydziestych był już jednym z najbardziej wpływowych naukowców w Polsce – doradcą Ministerstwa Spraw Wojskowych i inicjatorem Muzeum Przemysłu i Techniki.

Warszawa stała się dla Czochralskiego poligonem twórczości naukowej. Pod jego kierunkiem w warszawskim Instytucie rozwijano nowatorskie techniki badania metali. Czochralski interesował się tym, czego nie widać gołym okiem – mikrostrukturą, defektami i czystością metalu. Tworzył metody ilościowe, które dziś uznaje się za jedne z pierwszych narzędzi systematycznego badania jakości metali. Wprowadził ilościową analizę wtrąceń niemetalicznych, tworzył wykresy rekrystalizacji, badał wpływ zanieczyszczeń na korozję i pękanie. Z jego doświadczeń narodziły się standardy jakości stali, które w zmodyfikowanej formie obowiązują do dziś.

W tym samym okresie opracował również technikę trawienia kul – metodę ujawniania orientacji krystalograficznej metali poprzez selektywne trawienie powierzchni. Umożliwiła ona obserwację struktury ziaren w trzech wymiarach i stanowiła jedno z pierwszych narzędzi ilościowej metalografii w Polsce.

Instytut, który stworzył, wyróżniał się interdyscyplinarnością: łączył chemię, fizykę, metalurgię i inżynierię, co pozwalało rozwiązywać problemy strategiczne – od jakości stali w zbrojeniówce po wytrzymałość stopów lotniczych.

W warszawskiej willi przy ul. Nabielaka 4 Czochralscy organizowali „czwartki literackie”, na których bywali m.in. Staff, Makuszyński i Nowowiejski. Wśród stałych gości spotkań pojawiali się też Wacław Berent, Ludwik Solski, Adolf Nowaczyński i rzeźbiarz Alfons Karny – artystyczne środowisko przedwojennej Warszawy, które znajdowało w domu Czochralskich oparcie i mecenat.

Czochralski sam pisał – pod pseudonimem Jan Pałucki opublikował powieść Maja. Powieść miłosna. Jednocześnie wspierał przedsięwzięcia naukowe i kulturalne: rekonstrukcję dworku Chopina w Żelazowej Woli, wykopaliska w Biskupinie, badania geologiczne na Pałukach.

Był naukowcem-instytucją: budował laboratoria, patronował badaniom, tworzył programy naukowe i inwestował w kulturę. Jego miejsce w życiu publicznym II RP było mocniejsze, niż często się dziś pamięta.

We wrześniu 1939 roku ewakuował się z Warszawy, by po miesiącu wrócić i objąć kierownictwo Zakładu Badań Materiałów. Instytut, choć formalnie podporządkowany władzom okupacyjnym, w rzeczywistości wspierał struktury Armii Krajowej.

W laboratoriach ukrywano żołnierzy i dokumenty, a oficjalne zamówienia maskowały działalność konspiracyjną. Jednym z najbardziej znanych epizodów było tzw. „fałszywe zamówienie” z 1940 roku: zlecenie na 2000 kg pasty do zębów z chloranem potasu, służące w rzeczywistości jako przykrywka dla produkcji środków dla Podziemia. Willa przy ul. Nabielaka pełniła rolę punktu kontaktowego. W świetle dzisiejszych ustaleń nie ma podstaw, by mówić o kolaboracji – oskarżenia formułowane po wojnie należały do kategorii podejrzeń, a nie faktów.

Po wojnie Czochralski został aresztowany, lecz zwolniono go z braku dowodów. Mimo tego Senat Politechniki Warszawskiej odmówił jego powrotu na uczelnię, co było skutkiem powojennej atmosfery podejrzeń, konfliktów sprzed wojny oraz ogólnej politycznej nieufności.

Jeszcze przed wojną, w 1935 roku, Czochralski zbudował w Kcyni willę Margowo – nazwaną od imienia jego żony, Margarety. Zaprojektował ją Józef Alwin ze Żnina. Dom, otoczony ogrodem, z tarasami, basenem i solarium, miał być miejscem odpoczynku, ale z czasem stał się jego ostatnim laboratorium.

Po wojnie Kcynia stała się dla niego azylem i jednocześnie schronieniem przed polityczną atmosferą podejrzeń, która zdominowała powojenną Warszawę. W 1946 roku założył tam Zakład Chemiczny BION, prowadzony wspólnie z zięciem, dr. inż. Mieczysławem Wojciechowskim. Produkowano w nim kosmetyki, pasty do butów, preparaty chemiczne oraz słynny „Proszek od kataru z Gołąbkiem”.

Według relacji świadków Czochralski spędzał całe dnie w laboratorium. Jak mówiono: „gotował i mieszał różne substancje tak samo jak w Berlinie czy Warszawie – tylko w mniejszej skali”. Dzięki pobytowi w Kcyni, poza głównym nurtem powojennych rozliczeń, uniknął dalszych represji.

W 1953 roku Margowo przeszukał Urząd Bezpieczeństwa. Rewizja, przeprowadzona z rozkazu władz, była elementem szerszych działań kontrolnych wobec osób podejrzewanych o kontakty zagraniczne lub niewłaściwe postawy polityczne. Kilka dni później Czochralski doznał wylewu krwi do mózgu. Zmarł 22 kwietnia 1953 roku w szpitalu w Poznaniu.

Pochowano go skromnie, w rodzinnym grobie w Kcyni – bez imienia i nazwiska na płycie. Przez dziesięciolecia miejsce to pozostawało anonimowe, podobnie jak jego historia.

Dopiero w 1998 roku lokalne środowisko zadbało o symboliczną tablicę z jego nazwiskiem.

Podczas gdy w Polsce przez lata milczano o jego dokonaniach, świat naukowy wchodził w epokę półprzewodników – i robił to jego metodą. W 1948 roku Gordon Teal z Bell Labs wykorzystał proces Czochralskiego do otrzymania monokryształu germanu. Niedługo później w tym samym laboratorium John Little i Ernest Buehler udoskonalili sposób wzrostu kryształów, dowodząc, że metoda nadaje się do produkcji na skalę przemysłową.

To właśnie na bazie tych monokryształów powstał tranzystor – wynalazek, który zmienił technologię XX wieku. Z czasem proces Czochralskiego stał się fundamentem produkcji czystego krzemu, niezbędnego do wytwarzania mikroprocesorów, laserów półprzewodnikowych, fotodiod oraz paneli słonecznych.

Nazwisko Czochralskiego pojawiało się w raportach patentowych i publikacjach naukowych na MIT, Stanford czy w Zurychu. Nie pojawiało się tylko w Polsce.

Dopiero w latach 90. XX wieku rozpoczęto systematyczną rewizję dokumentów związanych z wojenną i powojenną historią Czochralskiego. W 1993 roku Politechnika Warszawska formalnie włączyła jego dorobek do dziedzictwa uczelni.

Przełom nastąpił w 2011 roku, kiedy Senat Politechniki Warszawskiej – po analizie materiałów z IPN, Archiwum Akt Nowych, Centralnego Archiwum Wojskowego oraz dokumentów Instytutu Technicznego Uzbrojenia – podjął uchwałę oczyszczającą go z zarzutów kolaboracji i jednoznacznie potwierdzającą jego działalność na rzecz Armii Krajowej. Była to symboliczna i długo oczekiwana rehabilitacja.

W 2012 roku Sejm Rzeczypospolitej Polskiej ogłosił Rok Jana Czochralskiego. Stał się oficjalnie tym, kim od dawna był na świecie – jednym z ojców współczesnej elektroniki.

W 2013 roku międzynarodowa organizacja IEEE uznała metodę Czochralskiego za „Milestone of Global Engineering” – kamień milowy światowej techniki. Politechnika Warszawska, Polska Akademia Nauk i Ministerstwo Nauki zorganizowały wówczas międzynarodowe obchody, prezentując jego dorobek jako fundament nowoczesnej inżynierii materiałowej.

W 2024 roku wnuk uczonego, Fred Schmidt, oraz prawnuk, Sylwester Czochralski, rozpoczęli projekt popularyzatorski JanCZ (JanCZ.org), którego celem jest przedstawienie jego historii anglojęzycznej publiczności poprzez filmy, publikacje i planowane Centrum Historii Jana Czochralskiego w Kcyni. To kontynuacja wieloletnich badań dr. Pawła Tomaszewskiego i nowy etap w międzynarodowym przywracaniu pamięci o uczonym.

Obecnie metodą Czochralskiego otrzymuje się 90–95% monokryształów krzemu wykorzystywanych w elektronice i fotonice. To dzięki niej powstają komputery, smartfony, satelity, tomografy, panele słoneczne, światłowody oraz zaawansowane elementy optyczne.

W Polsce badania nad rozwojem procesu prowadzą m.in. Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych w Warszawie, Instytut Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN we Wrocławiu oraz AGH w Krakowie. Nowoczesne odmiany procesu, takie jak micro-pulling-down czy techniki wzrostu kryształów tlenkowych, odnoszą się wprost do zasad sformułowanych w 1916 roku.

W krzemowym świecie XXI wieku metoda Czochralskiego jest jednym z najczęściej cytowanych polskich wynalazków. I wciąż – mimo upływu ponad stu lat – pozostaje niezastąpiona.

Gadomski, A. On Some Striking Example of Jan Czochralski. Acta Physica Polonica A, Vol. 115, No. 5, 2009.

Gadomski, A. Rozważania semi-analityczne nt. dorobku naukowego Profesora Czochralskiego wraz z pytaniem o jego zakres? Chemik, 68(5), 2014.

Kokowski, M. Komentarz do artykułu dr Pawła E. Tomaszewskiego „Jan Czochralski – historia człowieka niezwykłego” oraz Uwagi do komentarza dr Pawła E. Tomaszewskiego. Polska Akademia Umiejętności, Kraków 2014–2015.

Królikowski, A. Metody badawcze profesora Jana Czochralskiego. PAK, 60(8), 2014.

Nader, M.; Pajączkowska, A. Jan Czochralski. Prekursor współczesnej elektroniki. W: Rocznik Muzeum Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2014.

Pajączkowska, A.; Talik, E.; Nader, M. Jan Czochralski – prekursor współczesnej elektroniki. Muzeum PW, Warszawa 2013.

Tomaszewski, P. E. Tajemnice Czochralskiego. Nauka 2/2013.

Tomaszewski, P. E. Jan Czochralski. Historia człowieka niezwykłego. PAU, Kraków 2014.

Tomaszewski, P. E. Od wazeliny do krzemowej rewolucji. Studia Historiae Scientiarum, 2017.

Materiały Politechniki Warszawskiej, PAU, IPN, IEEE, ResearchGate.