Odkrycie Czochralskiego

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 1918 r. Redakcja otrzymała tę pracę od Jana Czochralskiego w dniu 19 sierpnia 1916 r. i tę datę należy uważać na oficjalne narodziny metody.

Praca ta omawia szczegóły techniczne metody oraz wyniki pierwszych eksperymentów, przeprowadzonych dla cyny, cynku i ołowiu. Okazało się, że maksymalna możliwa szybkość wyciągania nici metalu ze stopu stanowi cenną charakterystykę materiału (szybkość wyciągania kryształu musi być dokładnie równa szybkości krystalizacji różnej dla różnych materiałów). Otrzymane w ten sposób druty miały średnicę około jednego milimetra i długość do 19 centymetrów. Czochralski stwierdził później niezwykle ważną cechę tak wyciąganych drutów – są one monokryształami danego materiału!

Ta nowa technika opisana została jeszcze kilkakrotnie przez Czochralskiego (prace z 1917, 1921 i książka z 1924 r.) oraz w recenzji przygotowanej przez Durrera w 1918 r.

Opracowanie metody było dziełem przypadku i spostrzegawczości Czochralskiego. Jak do tego doszło, Profesor opowiedział swojemu bratankowi w 1950 r. podczas wspólnych prac nad polskim przekładem i uwspółcześnieniem jego monografii pt. Nowoczesne metaloznawstwo, wydanej po raz pierwszy w 1924 r. Niestety, to tłumaczenie nie zostało nigdy wydane, a rękopis nie zachował się.

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. Odkrycie zostało dokonane! Czochralski wygenerował zjawisko niewystępujące w przyrodzie – krystalizację metalu wyciąganego ponad powierzchnię stopu. Ale tylko dzięki twórczej spostrzegawczości badacza zjawisko to nie zostało przeoczone i dostrzeżono jego ogromną wagę dla nauki. W tej chwili nieuwagi Czochralski znalazł to, czego poszukiwał. Rozcięcie stalówki zastąpił wąską kapilarą (dlatego nazywał metodę „metodą kapilary”) a później zarodkiem kryształu.