Wrocławski supermikroskop
Ten bezprecedensowy w skali świata mikroskop może otworzyć nowy rozdział w nanotechnologii i zostanie po raz pierwszy publicznie opisany na II Forum Niekonwencjonalnych Wynalazków i Konstrukcji we Wrocławiu
Z dr Krzysztofem Grzelakowskim, konstruktorem niezwykłego urządzenia rozmawia Janusz Zagórski
Czy w Polsce ktoś buduje elektronowe mikroskopy?
Przyznam szczerze, że nie słyszałem o takich przypadkach. Prawdopodobnie jestem jedynym kto się tym zajmuje. Będąc zagranicą budowałem już nowatorskie urządzenia tego typu. Po powrocie do Polski stworzyłem tutaj we Wrocławiu rzecz, myślę niebagatelną.
Dlaczego postawił Pan sobie za cel zbudowanie takiego niezwykłego urządzenia?
Z wykształcenia jestem fizykiem. Studiowałem we Wrocławiu na uniwersytecie fizykę eksperymentalną, fizykę próżni, fizykę powierzchni. Moim wielkim mistrzem był profesor Jerzy Czyżewski. W 1985 roku wyjechałem zagranicę, gdzie przez wiele lat uczestniczyłem, w realizacji różnych projektów naukowo-badawczych. Zdobyłem tam wiele unikalnych doświadczeń.
Kiedy jednak z perspektywy czasu zastanawiam się co legło u najgłębszych podstaw zbudowania tego mikroskopu, to mogę powiedzieć, że na początku nie chodziło tutaj o konkretnie wyobrażone urządzenie. To był efekt stopniowego ucieleśniania się wielkiego marzenia, aby uzyskać uniwersalne narzędzie badawcze, które pozwoli zobaczyć pewne zjawiska i procesy dotyczące materii, które do tej pory były dla badaczy jednocześnie niewidoczne.
To jedno urządzenie miało kumulować możliwości różnorodnego sprzętu porozrzucanego po różnych instytutach, laboratoriach i tym podobnych miejscach. Co więcej, każde z tych dotychczasowych instrumentów badawczych pozwalało oglądać jakiś wycinek rzeczywistości,ale to wykluczało zobaczenie jej jednocześnie od innej strony. To nie było rzemieślnicze wykonanie jakiejś konstrukcji. Pasjonuje mnie odkrywanie tajemnic wszechświata. W mojej wirtualnej wyobraźni ta naczelna idea szukała drogi do ziszczenia się. Często nie wiedziałem jeszcze jak, ale wiedziałem co. W konsekwencji trzyletnich trudów i momentami załamań udało się to osiągnąć.
Zrealizował Pan swoje marzenie budując pierwszy w świecie wielofunkcyjny, spektromikroskop elektronowy. Na czym polega jego działanie?
Jest tutaj zunifikowanych kilka różnych dróg obserwowania rzeczywistości materialnej, które dotąd realizowane były przez różne urządzenia.
Dwie z nich mają jednak zasadnicze znaczenie.
Z jednej strony, mikroskop ten pozwala „widzieć” struktury rozkładu atomów, głównie monokryształów, które stosuje się w zaawansowanych technologiach.
Kryształy mają wspaniałą symetryczną, harmonijną i perfekcyjną budowę. Jest to wgląd w pojedynczą komórkę atomową której forma jest powtarzalna..
Skoro to się powtarza, to po co oglądać ciągle to samo, zapyta laik?
A właśnie, wszędzie mogą występować wady, zaburzenia topografii rozłożenia poszczególnych cząstek. Mikroskop jest po to, aby zobaczyć te zaburzenia.
Chcemy zbudować materiał, którego natura nie stworzyła. W pewnych warunkach możemy na nim wymusić określone własności.
Na przykład, rozpylamy na daną próbkę warstwę złożoną z pojedynczych atomów danego pierwiastka. Kiedy to skończymy patrzymy przez ten mikroskop i mówimy: wystarczy. Teraz chce mieć inny pierwiastek. „Nakładamy” inną warstwę pojedynczych atomów. Tworzy się zupełnie nowy kryształ, nowy materiał, który może mieć wspaniałe właściwości. Za pomocą tego mikroskopu można na bieżąco kontrolować jak ten nowy materiał rośnie, jakich własności nabiera, oceniać jakie atomy, w którym miejscu osiadają.
Na czym polega ta druga zasadnicza funkcja?
Pozwala między innymi na zobaczenie topografii materiału, czyli jak są położone „wyspy”, grupy atomów. Nie jest tak łatwo je zobaczyć.
Na przykład: sprawdzamy czy na danej powierzchni jest siarka. Ustawiamy mikroskop tylko na „widzenie” linii siarki i wtedy w obrazie pojawi się tylko ten pierwiastek. To urządzenie w jakimś sensie integruje możliwości wielu innych technik pomiarowych. Stwarza możliwości oglądania rzeczywistości materialnej , monitorowania jej własności i jednoczesnego programowania, tworzenia różnych, nowych form materii. To jest kreacja materii nieistniejącej i jednocześnie poznawanej z różnych punktów widzenia w procesie rodzenia się jej.
Do tej pory trzeba było przerywać ten proces tworzenia nowego rodzaju materii, by użyć zupełnie innych urządzeń i metod, aby sprawdzić jej właściwości.
Tutaj w tym urządzeniu możesz za pomocą jednego „aktu poznawczego” uchwycić moment zmiany położenia atomów i ich aspekt chemiczny.
Sprawdzisz jakie pozycje przyjmują atomy wybranych pierwiastków. To jest wyjątkowo ważne na przykład przy wyłapywaniu defektów badanej powierzchni.
Jak było możliwe zrobienie czegoś takiego w naszym kraju?
Tym moim projektem – marzeniem zainteresowałem Uniwersytet Wrocławski.
Zostało ono zamówione przez Instytut Fizyki i prof. J. Kołaczkiewicza.
Finansowo zaangażował się w tą sprawę Komitet Badań Naukowych. Udało mi się uzyskać nisko oprocentowany kredyt od Agencji Techniki i Technologii na realizację wielu działań technicznych.
Czy to da jakieś wymierne korzyści?
Postęp techniczny następnych 20 lat będzie rozwijał się w kierunku nanotechnologii.
Jak powiedziałem to urządzenie pozwala na monitorowanie procesu tworzenia nowych form materii. Jeżeli się uda zapanować nad procesami z udziałem elementów o nanometrowych wymiarach , w których da się zapisać informację, to zminiaturyzujemy obecną elektronikę w rewolucyjny sposób.
Laboratoria na świecie nie są jeszcze wyposażone w urządzenia, które są w stanie to robić. Stwarza to szansę polskiej fizyce nawiązania kontaktu ze ścisłą światową czołówka w tej dziedzinie.
Dziękujemy za rozmowę
