Jan Czochralski – scienziato e inventore - naukowiec i wynalazca

Opracowanie: dr Paweł Tomaszewski

Preparato da: Dott. Paweł Tomaszewski

Metallologo, chimico, cristallografo, farmacista, droghiere, poeta e mecenate delle arti, professore – questi sono solo alcuni dei termini utilizzati per descrivere Jan Czochralski, un polacco il cui nome è noto a tutto il mondo, anche se non tutti sanno chi fosse quest’uomo. Data l’importanza dei suoi successi, ne sono stati creati più di una dozzina, come ad esempio: “Copernico dell’elettronica”, “padre della civiltà elettronica moderna”, collocando Czochralski tra gli scienziati polacchi più eminenti, in compagnia del già citato Nicolaus Copernicus o di Maria Skłodowska-Curie. Basti dire che il suo nome è quello più frequentemente citato nella letteratura scientifica come quello del nostro connazionale.

Chi era, dunque, e cosa ha ottenuto per essere incluso nel pantheon?

La biografia di Jan Czochralski potrebbe costituire la trama di un film thriller, eppure per più di mezzo secolo è rimasto ufficialmente dimenticato e persino maledetto. Czochralski è un esempio di uomo che ha saputo sfruttare non solo le proprie capacità, ma anche le circostanze – o addirittura le coincidenze inaspettate. Osservatore attento della natura, vedeva ciò che era nascosto agli altri, associava fatti provenienti da campi diversi e sosteneva l’intuizione del ricercatore con un lavoro meticoloso. Non fu risparmiato dalle coincidenze, che, si può dire, costituirono una certa regolarità nella sua vita.

La storia di Jan Czochralski è iniziata a Kcynia, nella regione di Pałuki, nella regione di Wielkopolska, durante le Partizioni della Polonia. Nacque il 23 ottobre 1885 in una grande famiglia di artigiani con una tradizione di diverse generazioni. Le storie di sua madre sulla Polonia e sul suo dovere verso la patria hanno plasmato il carattere del giovane Janek e sono state un efficace contrappeso agli sforzi di germanizzazione della scuola tedesca. Durante l’adolescenza, lasciò la sua città natale per approfondire le conoscenze acquisite fino a quel momento osservando la natura o facendo esperimenti di chimica. Ha promesso ai suoi genitori che sarebbe tornato quando sarebbe diventato famoso – e ha mantenuto la parola.

Si mise in viaggio in direzione di Berlino. Fedele al suo interesse per la chimica e la farmacia, lavorò per un anno nella farmacia-drogerie del dottor August Herbrand ad Altglienicke e successivamente nel laboratorio della fabbrica chimica Kanne a Niederschöneweide, di proprietà del dottor Hugon Kunheim. Nell’estate del 1907, fu assunto presso la fabbrica di cavi Kabelwerk Oberspree, appartenente alla Allgemeine Elektricitäts Gesellschaft (AEG) a Oberschöneweide, dove lavorò sulla gomma per isolare i cavi elettrici. La morte improvvisa del suo capo lo portò sotto l’ala del metalloscienziato Wichard von Moellendorff e iniziò la ricerca sulla metallurgia, che alla fine portò allo sviluppo del cosiddetto metodo Czochralski – la produzione di monocristalli metallici – nel 1916. Un anno dopo, ha lasciato l’AEG e si è trasferito nel nuovo laboratorio di metallurgia di Francoforte sul Meno, dove ha sfruttato appieno le sue capacità scientifiche e organizzative. Sotto la sua guida, la struttura è cresciuta fino a diventare uno dei più grandi laboratori industriali della Germania.

Ad oggi, non si conoscono i dettagli delle attività di Czochralski all’epoca, molte delle quali furono tenute segrete a causa della loro importanza militare. La sua più grande scoperta all’epoca riguardava il cosiddetto metallo ferroviario (o metallo B), ottenuto nel 1924, dopo diversi anni di test e analisi minuziose di una lega per i gusci dei cuscinetti scorrevoli. Il successo è stato tanto più grande in quanto la sostanza ricercata doveva avere le proprietà opposte: essere morbida, in modo da lubrificare bene gli assi, e allo stesso tempo dura, per non consumarsi troppo rapidamente. Per dirla in modo scherzoso: qualcosa come il cioccolato con le noci. Il brevetto di questa lega, acquistato da molti Paesi, portò a Czochralski una fortuna e il riconoscimento del mondo scientifico tra le due guerre. Il suo sviluppo ha rivoluzionato il trasporto ferroviario e ha portato a un’allettante offerta di lavoro presso lo stabilimento Ford negli Stati Uniti. Anche le cattedre presso le più grandi università tecniche della Polonia – presso l’Accademia Mineraria di Cracovia, il Politecnico di Leopoli e il Politecnico di Varsavia – erano aperte a Czochralski. Evacuato dalla Germania dall’intelligence polacca, scelse Varsavia nell’autunno del 1928. Con i fondi militari, costruì l’Istituto di Metallurgia e Scienza dei Metalli, formalmente parte dell’Università di Tecnologia di Varsavia, e l’università lo onorò con un dottorato onorario. Purtroppo, la gelosia di un collega offeso, il suo lavoro per l’esercito, questa volta polacco, e una questione di cittadinanza che rimase poco chiara fino alla fine, divennero la causa scatenante di un forte conflitto con il professor Witold Broniewski, anch’egli metallurgista. Una serie di cause vinte da Czochralski non ha aiutato: una parte della comunità accademica non si è schierata dalla sua parte.

Nelle mutate condizioni del dopoguerra, Czochralski, privato dell’ombrello protettivo dell’esercito, accusato ingiustamente di collaborazione con i tedeschi, messo agli arresti dalle autorità comuniste, respinto dal Senato dell’Università di Tecnologia di Varsavia, fu costretto a tornare nella sua città natale di Kcynia. L’impossibilità di rivelare la sua collaborazione con l’Esercito domestico in quei giorni non permetteva di valutare adeguatamente il suo atteggiamento durante la guerra, quando dirigeva l’Istituto di Ricerca sui Materiali, una struttura di servizio creata sulla base dell’Istituto di Metallurgia. Il tempo ha dimostrato quali tragiche conseguenze possono avere le osservazioni superficiali o l’ignoranza delle motivazioni. Solo di recente è emerso, ad esempio, che due donne ebree erano nascoste nella casa Czochralski in via Nabielaka a Varsavia.

Jan Czochralski non si è dato pace e a Kcynia ha creato un piccolo laboratorio chimico sotto la pomposa bandiera di Lavori chimici BION. Qui ha prodotto prodotti di uso quotidiano, prodotti chimici per la casa, parafarmaci, tra cui la famosa “polvere da starnutire con una Colomba”, basata su una dozzina di ingredienti, per lo più di origine vegetale. Purtroppo, un imprenditore locale con un passato bellico poco chiaro era visto con sfavore dalle nuove autorità. Le denunce e le ricerche portarono a una fine tragica: l’infarto e la morte di Czochralski in un ospedale di Poznań il 22 aprile 1953.

L’infamia a cui fu condannato dalla comunità scientifica continuò. Solo le azioni indipendenti di molte persone hanno ripristinato il buon nome di Czochralski. I fatti hanno dovuto essere riconosciuti anche dall’Università di Tecnologia di Varsavia, che ha riabilitato il suo ex professore, anche se ciò è avvenuto solo nel 2011. Più di mezzo secolo di oblio ufficiale ha portato fino ad oggi alla mancanza di una conoscenza affidabile e completa di quest’uomo interessante, di uno scienziato eccezionale e delle sue conquiste.

Jan Czochralski è un eccellente esempio di professionista di spicco con ampi orizzonti e interessi, che combina abilmente la ricerca scientifica con le applicazioni industriali. Era un tipico rappresentante della generazione di fine secolo, che partecipava attivamente al tumultuoso sviluppo della scienza e della tecnologia, gettando le basi della modernità. I suoi risultati hanno segnato nuovi percorsi in ogni fase dell’attività di ricerca: dallo sviluppo di metodi appropriati, alla costruzione di apparecchiature, alla teoria e ai metodi di elaborazione dei risultati. Czochralski sviluppò, tra le altre cose, i diagrammi di ricristallizzazione, i reagenti per l’incisione dell’oro o il cosiddetto radiomicroscopio, il prototipo degli attuali microscopi analizzanti a scansione (SPM), i cui costruttori furono insigniti del Premio Nobel nel 1986. Vale la pena sottolineare che è stato l’autore della prima pubblicazione polacca sulla cristallografia a raggi X.

Il suo più grande successo, tuttavia, è ampiamente considerato il suo metodo per ottenere monocristalli di metallo. Estremamente semplice nella sua essenza, prevede l’estrazione lenta di un cristallo dal materiale fuso. Fu Czochralski a fare da pioniere, anche se solo quando gli americani lo applicarono ai semiconduttori nel 1954, nella coltivazione di cristalli di germanio e silicio, fu messa in moto una valanga di scoperte e applicazioni successive. Oggi, i cristalli di silicio sono la base di quasi tutti i semiconduttori elettronici. È difficile immaginare il mondo moderno senza computer, smartphone, social media e tutti i tipi di elettronica di consumo – tutto ciò che è stato creato da un inventore polacco.

Nonostante la sua intensa attività scientifica in patria e all’estero e la sua attività nelle organizzazioni professionali (è stato, tra l’altro, cofondatore e presidente della Società tedesca di scienza dei metalli), Czochralski è riuscito a trovare il tempo per scrivere. Scrisse poesie (tra cui la straziante poesia Requiem dopo la morte di suo fratello Kornel, assassinato dai tedeschi all’inizio della guerra) e racconti che risalgono alla sua infanzia e adolescenza. Fu in grado di condividere la sua ricchezza: finanziò sia borse di studio per studenti polacchi in Germania, sia sostenne artisti polacchi durante la guerra. Era un uomo dall’animo sensibile, anche se saldamente radicato al suolo, consapevole del proprio valore e dell’attaccamento alla patria anche nei momenti più difficili. La figura di Czochralski è un grande modello per la giovane generazione di polacchi, che – come ha scritto Stefan Bratkowski – “si sono visti sottrarre 50 anni di sviluppo civile, le conoscenze, le competenze e la memoria dei veri successi polacchi, tagliati fuori dal loro cervello”. Eppure, il contributo della Polonia alla scienza mondiale è davvero immenso.

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