Wywiady

Rozmowa z mgr inż. Markiem Witalcem specjalistą od systemu MBE 

                                        

 1)    Jak to się stało, że znalazłeś się w laboratorium MBE?

Byłem na ostatnim roku studiów magisterkich na kierunku inzynieria materiałowa. Mój promotor pracy magisterskiej Pan prof. Eugeniusz Szeregij zaproponował mi tematykę związaną właśnie z MBE. Miałem poznać aparaturę, nauczyć się choć trochę ją „rozumieć” i obsługiwać. Na ostatnim semestrze przesiadywałem tam tak często, jak tylko mogłem. Po obronie pracy magisterskiej (na 5 :) ) Pan prof. zapytał, czy byłbym zainteresowany kontynuowaniem pracy przy MBE. Powiedziałem TAK.

2)  Na czym polega technika MBE?

Technika MBE - z angielskiego Molecular Beam Epitaxy, czyli tłumacząc na polski epitaksja z wiązek molekularnych. Polega na osadzaniu (depozycji) cienkich warstw monoatomowych na monokrystalicznym podgrzanym podłożu w ultrawysokiej próżni (~10E-10 Torra). Celem epitaksji jest uzyskanie idealnych warstw monokrystalicznych, których morfologia i parametry komórki elementarnej są takie same jak materiału podłoża.

3)  Z jakich najważniejszych części składa się aparatura?

Nad całą aparaturą pracuje co najmniej kilka urządzeń rozmieszczonych w instalacjach pod i nad pomieszczeniami czystymi (clean rooms). To co widzimy w laboratorium składa się z komory załadowczej służącej do wkładania podłoży i wyjmowania gotowych próbek.Kolejno to tzw. Buffer Chamber (komora buforowa) służąca do odgazowania próbki czyli pozbycia się pary wodnej i drobnych zanieczyszczeń z podłoża.

Reaktor czyli Main Chamber to komora główna, w której odbywa się wzrost monokryształów.
Pod nim rozmieszczone są dookoła komórki efuzyjne z których odparowywane są materiały.
W komorze głównej znajduje się Manipulator odpowiedzialny za trzymanie, obracanie i podgrzewanie próbki. Na koniec należy również wymienić szereg pomp od rotacyjnych, przez jonowe, turbomolekularne aż do kriopompy.

Z reguły znajduje się również działko wysokoenergetycznych elektronów służące do obrazowania tego, co dzieje się na podłożu popularnie zwane RHEEDem. (czyt. ridem)Jest również spektrometr masowy (RGA - Residual Gas Analyser), służący do pomiaru jakości próżni.  Informuje jakie pierwiastki i w jakich ilościach są w komorze.Można również wymienić tzw. bramkę, służącą do pomiaru strumienia molekuł tuż nad podłożem. Za jej pomocą mierzymy, jaki strumień molekuł dociera do podłoża.

4) Co to jest RHEED?

Bez angielskiego też się tu nie obejdzie J Reflection high-energy electron diffraction czyli dyfrakcja wysokoenergetycznych elektronów. W skrócie: rozpędzone elektrony o dużej energii padają pod niskim kątem (1-5 stopni) na podłoże. Ulegają one dyfrakcji czyli ugięciu na sieci krystalicznej
w postaci prążków, kropek lub pierścieni.

5) Co to jest TOF-SIMS?

Spektroskopia masowa czasu przelotu jonów wtórnych. Tej metody używamy do analizy składu wytworzonych warstw oraz do sprawdzenia jednorodności warstwy. Wykorzystujemy tą metodę również do tworzenia tzw. profili głębokościowych przedstawiających intensywności sygnału od głębokości. Dzięki temu wiemy, czy został zachowany równowagowy wzrost kryształów.

Tej metody używa się głównie do ciał stałych i polega ona na bombardowaniu powierzchni skupioną wiązką jonów (np. Cs+ lub Bi+), a następnie zebraniu i analizie wybitych tzw. jonów wtórnych. Wybite jony są następnie analizowane przez analizator czasu przelotu (Time-of-flight). Wybite jony posiadają tą samą energię kinetyczną i prędkość, jednak różnią się czasem przelotu w związku z różnicami w masach atomowych. Stąd mamy informację, jakie pierwiastki znajdują się w próbce i gdzie.

6) Jakie są zalety i wady MBE?

Zacznę od zalet:

·        Możliwość wytworzenia bardzo dobrych jakościowo struktur półprzewodnikowych.

·        Możliwość monitorowania podczas wzrostu (in- situ) wytwarzanej warstwy dzięki RHEED.

·        Możliwość precyzyjnego sterowania składem dzięki niezależnym komórkom efuzyjnym.

·        Możliwość wytworzenia zupełnie nowych jakościowo struktur półprzewodnikowych.

·        Możliwość wytworzenia zaawansowanych materiałów, które są niemożliwe do osiągnięcia innymi metodami.

Wady

·        Konieczność utrzymania ultra wysokiej próżni w komorze wzrostów.

·        Konieczność stosowania płaszcza z ciekłym azotem (zużycie azotu ok. 500 kg/dobę na jeden reaktor).

·        Czasochłonne przygotowanie próbek z największą starannością i precyzją.

·        Czasochłonna kalibracja strumieni molekuł.

·        Niska wydajność.

Powyższe wady można w skrócie przedstawić jako:
Mega-Buck Evaporation oraz Many Boring Evenings.

7) Jakie ma Pan hobby?

Chociaż czasu zazwyczaj brakuje to jednak staram się go maksymalnie zagospodarować. Bardzo lubię starą architekturę miejską. Zadziwiają mnie rozwiązania i styl dawnych budynków. Na swoich zdjęciach lubię pokazywać „nieznany” Rzeszów z trochę innej perspektywy. Miejsca może nie do końca atrakcyjne, ale posiadające swój klimat. Po stresującym dniu, kiedy mam jeszcze siły, lubię biegać po rzeszowkich plantach. Wybieram miejsca raczej mało uczęszczane przez ludzi. 


 

Rozmowa z doktorem Zbigniewem Kozłem pracownikiem Narodowego Centrum Badań Jądrowych

 

 

1)Jak to się stało, że zaczął Pan pracować w Narodowym Centrum Badań Jądrowych?

Przede wszystkim dziękuję, Pani Magdo i Wam z redakcji za to jakże sympatyczne zaproszenie. Traktuję je jako wyróżnienie. Wierzę, że te emocjonalne więzi jakie nawiązały się między nami podczas pracy na Uniwersytecie Rzeszowskim przetrwają lat wiele i nie raz jeszcze okażą się przydatne w waszym życiu, mi zaś sprawiać będą satysfakcję.

Przybliżoną historię mego pobytu w Rzeszowie znacie. Cóż, mam za sobą w życiu co najmniej kilkanaście miejsc pracy, mieszkania w kilkudziesięciu miejscach po świecie. W mojej obecności w Narodowym Centrum Badań Jądrowych w Świerku-Otwocku, jest odrobina przypadku. Ale w życiu czyste przypadki nie zdarzają się często. Trzeba im pomagać. Bywa to wręcz długi proces. Wiele zależy od szczęścia, okoliczności życiowych, uporu, możliwości, ludzi których spotyka się.

Nie bez znaczenia był fakt, iż z Warszawą czuję się związany. Nigdy wprawdzie nie przepadałem za naszą stolicą (proszę, bez urazy), ale miejsce - to bardziej ludzie. W burzliwym roku Solidarności, 1980, zaczynałem studia na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, na ulicy Hożej 69, która - chyba nie przesadzę - znana jest każdemu fizykowi w Polsce. Dotąd żyją moi profesorowie, wielu wciąż pracuje twórczo. Tu zaczynałem pracować w fizyce. Tu poznałem żonę, w 1986 urodziła się nam córka, w tym samym roku obrona pracy magisterskiej i niemal jednocześnie udział w znakomitej konferencji międzynarodowej "Jaszowiec" oraz napisałem pierwszą publikację i zacząłem pracę w Instytucie Fizyki Polskiej Akademii Nauk. W sumie 10 lat w Warszawie. Widać więc, iż mam powodów wiele do sentymentu do Warszawy. NCBJ zaś jest miejscem o wielkich tradycjach w polskiej nauce, bardzo mocno powiązany z pracą naukową w Warszawie, głównie na Hożej. 

2)Jak duża jest kadra Centrum?

Obecnie to jest ponad 1000 osób. Mało kto zdaje sobie sprawę z tego, że jest to największy instytut w Polsce. To jakby całe miasteczko ulokowane w lasach, nieco odizolowane od świata (bezpieczeństwo, ale też zapewne nieco pozostałość myślenia okresu, kiedy było tworzone w latach 50-tych ubiegłego wieku). Większość kadry to inżynierowie i technicy, z nimi mam najwięcej bezpośredniego kontaktu. Gdy o sprawy naukowe idzie, to oczywiście prym wiodą fizycy głównie. Ale NCBJ to nie tylko nauka w tej podstawowej formie. Wiele jest uwagi kierowanej na zastosowania i bardzo zaawansowane technologie. 

W latach wcześniejszych, jeszcze do około lat 80-tych pracowało tutaj ponad 3 tysiące osób. Wtedy nastąpiła katastrofa w Czarnobylu, która zatrzymała budowę elektrowni atomowej w Żarnowcu. Równocześnie nastąpiły czasy wielkich zmian politycznych i ekonomicznych, nie zawsze sensownych, i - niestety, Polska pozostała bez atomu. 

Utrzymanie "w ruchu" tak dużego potencjału ludzkiego, i ludzi zwykle o najwyższych kwalifikacjach, zadaniem na pewno prostym nie jest. Najczęściej są to ludzie młodzi. Zwracam Wam uwagę - może Wam w przyszłości warto zainteresować się możliwościami tutaj?

Tu trzeba powiedzieć, że praca w NCBJ wygląda nieco inaczej niż w wielu innych ośrodkach naukowych. To jest spowodowane wysokimi wymogami bezpieczeństwa: dużo uwagi poświęca się przestrzeganiu standardów, norm, procedur, monitorowaniu zagrożeń. Te wymogi nieco spowalniają procesy. Ale, jak obserwuję, paradoksalnie wcale nie przyczyniają się do obniżania jakości, wartości pracy z punktu widzenia pracownika. Osobiście czuję się dobrze, komfortowo, w sytuacji która mnie otacza i między ludźmi tutaj.

3)Jakie projekty realizuje Narodowe Centrum Badań Jądrowych?

Wiele. Można w nieskończoność na ten temat.

Najpierw chciałbym wyjaśnić nieco lepiej, czym jest NCBJ, jak to jest zorganizowane. To dość istotne.

Otóż nasz instytut to tak naprawdę wiele różnych organizacji, całkiem albo częściowo związanych lub nie związanych ze sobą, ulokowanych w różnych budynkach.

Sercem jest budynek reaktora Maria. Jest to reaktor badawczy i służy m.in. do napromieniowywania materiałów na rzecz przemysłu czy medycyny (nie wytwarza prądu). Można zapytać: jaki może być pożytek z reaktora, który nie wytwarza energii elektrycznej? Otóż reaktor jest głównie źródłem neutronów. Mając tak silne źródło, możemy prowadzić złożone badania naukowe np. struktury materiałów. Dostępne w NCBJ techniki, neutronowa oraz rentgenowska/gamma uzupełniają się, pozwalają na badania trochę innych zjawisk. To są techniki badawcze wręcz niezbędne przy poznawaniu własności materiałów, projektowaniu nowych materiałów, dla rozwoju nanotechnologii czy postępu w biotechnologiach.

Do kompleksu zalicza się nowoczesne Centrum Informatyczne Świerk, CIŚ, miejsce w Polsce chyba najpotężniejsze gdy chodzi o moce obliczeniowe. Gdy byłem jeszcze studentem, na II roku, w 1981, korzystaliśmy z komputerów tego centrum obliczeniowego (szybkość połączenia z Hożej to było jakieś 1200 bitów na sekundę, teraz to śmiech;  karty perforowane, język Fortran). Ale juz wtedy istniał dostęp do "super-duper" bibliotek programistycznych w CERN pod Genewą! W CIŚ wykonywane jest cały szereg obliczeń, nie tylko naukowych. Realizowanych jest co najmniej kilkadziesiąt projektów. Także tych dla potrzeb państwa. Jako ciekawostkę podam, że ostatnio podpisana została umowa z Polskim Instytutem Sztuki Filmowej, będzie prowadzona komputerowa obróbka kadrów filmowych. Ku pewnemu pozytywnemu zaskoczeniu zauważyłem, że dużo uwagi poświęca się modelowaniu zjawisk z socjo-fizyki i ekono-fizyki, dziedzin szybko rozwijających się w ostatnich latach.   

Do dyspozycji użytkowników jest 12000 rdzeni obliczeniowych (odpowiednik jednego procesora w starszych komputerach), 48 TB pamięci RAM, 1.5 PB miejsca na dyskach (część to dyski SSD, o dużej szybkośći dostępu) oraz 160 Tflops możliwości obliczeniowych klastera komputerów (we flopach mierzy się ilość cykli obliczeniowych procesora na sekundę). Przypomnę - Tera to 1000 Giga, zaś Peta to 1000 Tera. Obliczenia nie wykonuje się nie przebywając fizycznie w budynku, lecz poprzez szyfrowane połaczenie internetowe, z NCBJ albo nawet z domu. Oczywiście, jako system operacyjny używany jest Linuks! Nie przypadkiem starałem się Was zainteresować i zachęcić do Linuksa. Na Windows to tak naprawdę nikt w świecie poważnych obliczeń naukowych nie robi.

Chciałbym Wam zwrócić uwagę, że w CIŚ stale zainteresowani są zdolnymi osobami, także i studentami którzy robiliby praktyki zawodowe. No ale wypadałoby w takich razach mieć choćby skromne pojęcie o Linuksie... 

W kompleksie NCBJ ulokowane jest przedsiębiorstwo Polatom zajmujące się produkcją radioizotopów dla celów medycznych i przemysłowych. Polska, poprzez tę firmę, jest ich jednym z największych w świecie producentem i eksporterem. Zaspokajamy 18 % światowej produkcji radiofarmaceutyków.

Ważną rolę spełnia Dział Edukacji i Szkoleń. Ważną, bowiem prowadzi regularne szkolenia pracowników (ochrona radiologiczna, dozymetria). No i zajmuje się koordynacją wszelkiej działalności edukacyjnej w ośrodku. Każdego roku odwiedza nas ponad 7000 uczniów. Powstający Park Naukowo Technologiczny ma służyć jako zaplecze do wdrażania wyników badań w gospodarce. 

Zakład Aparatury Jądrowej produkuje akceleratory elektronów stosowane szeroko w medycynie onkologicznej oraz wszelaką aparaturę związaną z energetyką jądrową, też pomiarową, między innymi dla CERN pod Genewą. 

Oprócz tego istnieją jednostki pomocnicze. Jest tu jedyny w Polsce Zakład Unieszkodliwiania Odpadów Promieniotwórczych (ZUOP). Istnieje Zakład Transportu Samochodowego: kilkanaście autobusów do dowozu pracowników z okolic (w promieniu kilkadziesiąt km, także z Warszawy).

Wróćmy do głównego Pani pytania, o projekty realizowane. Z ciekawszych to będzie na przykład budowa FEL (free electron laser; laser na swobodnych elektronach). Jest to dość unikalna konstrukcja lasera, niewiele istnieje podobnych w świecie. Pozwala na generowanie monochromatycznego "światła" w szerokim zakresie widma, od podczerwieni aż do rentgenowskiego o mocy rzędu do 0.2 GW. Dzięki temu można będzie wykonywać niezwykle dokładne badania struktury materiałów. To dotyczy badań w wielu dziedzinach, nie tylko związanych z fizyką ciała stałego ale też z biologią czy medycyną.

Centrum Informatyczne bierze udział w szerokiej gamie programów, z których ciekawsze to modelowania i obróbka danych z astrofizyki. Zapewne słyszeliście o niedawnym odkryciu fal grawitacyjnych? Niektórzy uważają je za być może największe odkrycie XXI wieku. Otóż dokonano tego w ośrodkach w USA, ale w dużym gronie międzynarodowym, przy współpracy również około 10 Polaków, zaś około trzech spośród nich jest związanych właśnie z NCBJ.

Ogólnie, zainteresowania pracujących tutaj są szerokie. Na przykład pracuje się również nad fuzją jądrowa, przy współpracy z WAT, gdzie tradycyjnie badana jest możliwość wykorzystania laserów dużej mocy do ściskania i utrzymywania plazmy w reakcji termojądrowej. Albo też Polatom prowadzi badania nad nowymi lekami dla radioterapii. Pewna grupa badawcza jest też zainteresowana konstrukcją działa elektromagnetycznego (USA są bardzo zaawansowane w tej dziedzinie).
 

4)Co należy do Pana zadań w Laboratorium Badań Materiałowych i na czym skupia się praca całego laboratorium?

Pracuję w tak zwanym Laboratorium Gorącym będącym częścią Laboratorium Badań Materiałowych. Ta nazwa to jest slang. Po angielsku też używa się podobnie zabawnej nazwy: Hot Laboratory.

Tam w zasadzie nie ma niczego gorącego. Chodzi o to, że badane są tam materiały o wysokiej radioaktywności (gorące).

Otóż laboratorium gorące zajmuje się badaniem własności materiałów, które są wykorzystywane w reaktorze jądrowym jako materiały konstrukcyjne. Rzecz w tym, że pod wpływem silnego promieniowania w reaktorze (głównie prędkie neutrony) zmieniają się własności materiałów. Zmienia się na przykład wytrzymałość stali, stają się one bardziej twarde, ale i kruche. Objętość materiałów może zwiększać się, nawet o kilkadziesiąt procent, to zaś oznacza że mogą pojawiać się olbrzymie ciśnienia. Wiele własności fizycznych ulega zmianie. A trzeba nad tym mieć kontrolę. To wcale nie jest tak, że można te zmiany w pełni przewidzieć, przeczytać o nich w książce. Dlatego w reaktorze atomowym umieszcza się próbki materiałów, w dokładnie takich samych warunkach w jakich znajdują się elementy konstrukcyjne. Te próbki są właśnie badane w laboratorium gorącym.

One są silnie napromieniowane, a przez to radioaktywne. Gdyby wziąć kawałek takiego materiału do ręki i potrzymać trochę, to człowiek mógłby po pewnym czasie umrzeć. Dlatego do ich badania potrzebne są szczególne warunki.

Laboratorium gorące to seria komór, połączonych ze sobą kanałem transportowym, pewnym mechanizmem pozwalającym na przesył badanego materiału radiacyjnego między komorami.

Do ochrony radiacyjnej najczęściej stosuje się ołów, acz mogą to być i inne materiały.  W podobnych laboratoriach jest rzędu tysięcy ton ołowiu. Grubość ścian komór (wykonanych z ołowianych cegieł) jest rzędu 20 cm. Grubość wzierników (grubość okien ze szkła ołowiowego) jest rzędu 60 cm.

Każda z komór przeznaczona jest zwykle do pomiarów fizycznych określonego typu i wyposażona jest w aparaturę dla konkretnego celu: czujniki czy część systemów pomiarowych są umieszczone wewnątrz komór, gdzie panuje zabójcza dla życia radiacja, zaś sygnały z komory są zwykle analizowane przez systemy komputerowe na zewnątrz. Przykładowo, mogą to być badania gęstości materiału, pomiar jego twardości, badanie rozpraszania promieni X celem określenia struktury krystalicznej, mogą istnieć komory do wygrzewania materiału.

W Świerku, w laboratorium w którym pracuję jest 12 stanowisk pomiarowych. To są głównie stanowiska do pomiarów własności mechanicznych materiałów. Manipulacje próbkami wykonuje się z zewnątrz przy pomocy specjalnych wysięgników typu master-slave: urządzenie z zewnątrz ma uchwyty dla rąk, zaś urządzenie wewnątrz ściśle naśladuje ruchy ręki. Można wziąć "w rękę", przenieść, zrobić jakieś operacje.

Część moich obowiązków związana jest właśnie z utrzymaniem funkcjonowania komór gorących, projektowaniem i budową nowych urządzeń badawczych. Ale głównie chcę poświęcić się modelowaniu komputerowemu w dziedzinie zwanej dynamiką molekularną. Korzystam między innymi z bardzo zaawansowanego (acz swobodnego) oprogramowania z Sandia National Laboratory w USA. Idea polega na tym, iż najpierw buduje się potencjał oddziaływania między atomami/jonami w  materiale który nas interesuje (mogą to być skomplikowane molekuły biologiczne, ale mogą to być np. stopy metali). Mając potencjał oddziaływania budujemy, atom po atomie, całą strukturę materiału, już w skali makroskopowej, by następnie badać dynamikę poszczególnych atomów/jonów: ich fononowe drgania, przeskoki wakancji, szukać "właściwej", stabilnej struktury, opisywać dynamikę defektów. To jest dość nowa dziedzina modelowania komputerowego i mnóstwo jest tu do zrobienia: nie znamy własności wielu stopów które nawet nigdy nie były wytwarzane w laboratoriach. Mnie w tej akurat chwili interesuje zrozumienie własności MgO oraz ZrO2 z itrem. Materiał ten świetnie nadaje się do wykorzystania w reaktorach, albowiem jest dość odporny na destrukcyjne działanie szybkich neutronów.  

5)Czy istnieje możliwość wycieczki do reaktora Maria?

Istnieje taka możliwość. Co więcej jednym z zadań Działu Edukacji i Szkoleń jest właśnie organizowanie wycieczek do NCBJ. Jest ich  wiele. Niemal codziennie zauważam. Z całej Polski przyjeżdżają uczniowie i studenci.

Wycieczki przeważnie mają szerszy plan niż jedynie zwiedzanie samego reaktora jądrowego. Taka wycieczka po ośrodku zajmuje zwykle cały dzień. W planie przeważnie są też wykłady oraz zajęcia (ze 4 godziny) w świetnie wyposażonym laboratorium dydaktycznym. Można w nim przeprowadzić około 30 eksperymentów, przeważnie związanych z fizyką i zagadnieniami radioaktywności. Koszt jest od całej grupy. Grupy liczą do 30 osób albo gdy chodzi o laboratorium dydaktyczne - do 16 osób. W sumie za cenę 500-1000 zł za grupę można zdobyć wspaniałe doświadczenie. Na pewno warto. Z Rzeszowa to możnaby autobusem nocą, potem dzień w Świerku, może nieco Warszawy i znowu powrót nocą. Autobus można wynająć i ze Świerku. Tutaj też w otoczeniu fizyków, profesorów i kadry NCBJ można zjeść niedrogi i smaczny obiad.

6)Czy centrum współpracuje z innymi tego typu ośrodkami na świecie?

Oczywiście, z wieloma. Najważniejsze rodzaje współpracy  związane są z badaniami w CERN lub w dziedzinach astrofizyki. Istnieje współpraca z instytucjami we Francji, Włoszech, Niemczech, w Rosji i wielu innych, jak i z organizacjami ponadnarodowymi, np. ze wspomnianym CERN czy z IAEA, Miedzynarodową Agencją Energii Atomowej.

7)Jak odreagowuje Pan po ciężkim dniu (hobby)? 

Raczej nie odczuwam "ciężaru" pracy. Jest dużo luzu. Chętnie pędzę rankiem do autobusu.  Tydzień przemija szybko. Ludzie życzliwi. Praca zaś w dużej mierze samodzielna. Mam idee własne, które wyznaczają mi drogę. Z entuzjazmem myślę o tym, jakie sobie zadania wyznaczyć i problemy rozwiązać. Główny temat, który poniekąd sam niezależnie wymyśliłem i zaproponowałem przełożonym jest pociągający i "gorący" w literaturze, perspektywiczny, na wiele lat.

A tak bardziej prywatnie znacie moje skłonności: Internet i dyskusje, szczególnie Gajówka Maruchy, ale też i do Was lubię pisywać, filmy wartościowe po polsku, rosyjsku i angielsku. Czytanie w Internecie na tematy głównie polityki, wykłady i dyskusje na tematy naukowe lub polityczne na YouTube. Ciekawa muzyka. Prędzej klasyczna. Ale też tak bardzo zaciekawiła mnie znowu mechanika kwantowa (na poziomie bardziej filozoficznym, czy może meta-fizycznym, jak określiłby to profesor Meissner; formalnie tym nie zajmuję się). Uwielbiam przyrodę! Józefów pod Warszawą to nie to samo co wieś pod Rzeszowem, ale też pięknie. Połączenie miasta z lasem. Rzeka Świder tuż, wijąca się chytrze między sosnami, plaże w lesie. Wisła o godzinę piechotą. Czekam na lato i grzyby. 


 

Rozmowa z prof. dr hab. Eugeniuszem Szeregijem, Dyrektorem Centrum Dydaktyczno Naukowego Mikroelektroniki i Nanotechnologii

 

1) Skąd pomysł na to by powstało Centrum Mikroelektroniki i Nanotechnologii?

W maju 2000 roku, czyli w pierwszym roku nowego stulecia i tysiąclecia, pojechałem na Międzynarodową konferencję 5th Expert Evaluation & Control of Compound Semiconductor Materials & Technologies, która odbyła się na Krecie w nowostworzonym centrum badawczo-dydaktycznym pobliżu Heraklion’u. To Centrum sprawiło na mnie ogromne wrażenie: zostało zbudowany wśród winnic i gajów oliwkowych w stylu architektonicznym przypominającym słynny fresk Rafaela w Muzeach Watykańskich „Szkoła Ateńska”. Między innym, właśnie z tego powodu zdjęcie tego fresku znajduje się nad moją głową w gabinecie.  Ale wyposażenie technologiczne i badawcze Centrum na Krecie też spełniało najwyższe standardy i wymogi czasu: technologia MBE, nanolitografia, laboratoria badawcze zawierające najnowszą aparaturę. Dowiedziałem się od gospodarzy, że koszty na zbudowanie i wyposażenie ich Centrum w 100% pochodzą z funduszy unijnych. To był impuls, który zmusił mnie do działań w celu wykorzystania szansy, która może trafić się tylko raz w życiu.

Po powrocie podzieliłem się z kolegami swoimi wrażeniami – były to moi najbliższy pracownicy, a zarazem i uczniowie: dr hab. Prof. UR J. Cebulski (wtedy jeszcze doktor), dr G. Tomaka (wtedy jeszcze magister),  dr D. Płoch (wtedy jeszcze magister), mgr M. Woźny (wtedy jeszcze magistrant) i inni. Potrzeba było 12 lat, żeby to marzenie zostało zrealizowane i to jeszcze w bardziej szerokim zakresie, niż my sobie myśleli na początku.

2) Czy trudno kierować, taką instytucją, jakim jest CMiN?

Po pierwsze, jest to ogromna odpowiedzialność, ponieważ nasze Centrum – było najbardziej nowoczesnym ośrodkiem badawczym w kraju na czas jego odkrycia – tak w maju 2012 wysłowił się ówczesny Dyrektor Narodowego Centrum Badawczo-Rozwojowego  (NCBR) prof. J. Kurzydłowski, który przyjechał na odkrycie naszego CMiN. Za te lata, które minęły po odkryciu, należało uruchomić technologiczne laboratoria – przede wszystkim technologię MBE, bardzo trudną i kapryśną, - jak również badawcze laboratoria. To nie jest tak, że aparatura jest i zostało tylko naciskać odpowiednie  guziki i wszystko działa. To co widać w budynku CMiN, czyli w budynku B3 całego kompleksu A1, jest tylko wierzchołkiem góry lodowej, a pod CMiN znajduje się w piwnicach ogromna infrastruktura zabezpieczająca funkcjonowanie pokoi czystych, instalacji MBE i innych laboratoriów. Żeby to działało jak należy, potrzebna jest codzienna praca całego personelu CMiN – tak  pracowników naukowo-dydaktycznych jak i naukowo-technicznych.

Ale mogę dodać, że właśnie w tym roku zostały opublikowane pracę w czasopismach naukowych z najwyższej półki, takich jak Physical Review B, Applied  Physics Letters oraz Infrared Physics & Technology. Prace te w całości są wykonane w Centrum – od technologii po badania. Mówię to z dumą, ponieważ wiem ile wysiłków kosztowało to moich współpracowników, żeby wykonać te cykle badań i ich opracować, jakie wysokie są wymagania, żeby artykuły te pojawiły się w tych czasopismach – jest to międzynarodowe uznanie. Potwierdziła to i Międzynarodowa Konferencja Naukowa, którą organizował CMiN i która odbyła się w dniach 22-25 Maj br. Sukces konferencji jest sukcesem wszystkich pracowników Centrum i jestem im bardzo wdzięczny za zaangażowanie i profesjonalizm.  

 3) Przez ostatnie lata inwestowano w nowy sprzęt infrastrukturę. Przed jakimi wyzwaniami stoi teraz centrum i co jest planowane na najbliższe lata?

Częściowo odpowiedziałem poprzednio w odpowiedzi na pytanie nr. 2. Natomiast, należy dodać, że wyzwaniem dla Centrum jest to, co jest wyzwaniem dla całej nauki polskiej – wyniki naukowe o klasie międzynarodowej oraz wdrożenie w przemysł tych wyników, żeby Polska przestała być krajem trzeciego świata. Ale też najważniejszym wyzwaniem jest przygotowanie wysokiej klasy specjalistów. Wszystkie te trzy wyzwania razem w sposób    harmonijny łączą się, bowiem bez wysokiej klasy nauki niema wysokiej klasy specjalistów, a bez wdrożenia w przemysł najwyższych osiągnięć nauki, niema nowoczesnego przemysłu i nie będzie pracy dla naszych    absolwentów.  W tej chwili badania w Centrum skupione są na trzech najważniejszych kierunkach. Pierwszy to topologiczne izolatory (TI) – nowy stan kwantowy materii. Tak się składa, że trafiliśmy w dziesiątkę zakupując pięć  lata temu instalację MBE dla wzrostu roztworów stałych tellurków rtęciowo-kadmowych (MCT), bowiem  właśnie te materiały są podstawą dla TI. Badania idą pełną parą i miejmy nadzieję, że za kilkanaście lat mikroprocesory na  bazie TI z MCT będą pracować w komputerach kwantowych. Jest to cel wysoki, ale właśnie takie cele trzeba stawić przed sobą, a szczególnie przed młodymi naukowcami, żeby pociągnąć ich zdobywać szczyty nauki. Drugi  kierunek badań – powłoki ochronne dla krytycznych części silnika odrzutowego, a dokładniej – metody bezinwazyjnej kontroli tych powłok. Cel nie mniej ważny i wysoki, niż ten pierwszy, bowiem od jakości tych powłok zależy  życie pasażerów i załogi samolotu. I, wreszcie, trzeci kierunek – biosensory, bazujące na matrycach nanocząstek metali szlachetnych, dla wcześniej diagnostyki w medycynie (np., zachorowania nowotworowe) – trudno znaleźć    cel bardziej szlachetny i ważny. We wszystkich tych kierunkach mamy osiągnięcia – mówiłem o nich wcześniej. Dodam, że mamy też patenty. Prawdziwym wyzwaniem są wdrożenia i wykonanie projektów wspólnie z    przedsiębiorcami.

 4) Dużo mówi się, że nanotechnologia jest przyszłością. Czy możemy powiedzieć, że będzie to kolejny zryw technologiczny?

On już się odbył na naszych oczach – kolejny zryw rewolucji technologicznej – w ciągu ostatniej dekady powstały setki  nowych centrów badawczych, zmieniają się technologie przemysłowe. Jeszcze kilka lat temu nikt nie myślał, że taka droga i trudna technologia jak MBE będzie technologią przemysłową, a teraz instalacje MBE są w halach produkcyjnych. A gdzie jest MBE, tam powinna być i nanolitografia i tak dalej. Elektronowa mikroskopia o wysokiej rozdzielczości jest rutynowym teraz instrumentem na fabrykach, to samo będzie z AFM. Nanomateriały są wdrażane w przemysł samochodowy i lotniczy. Już nikogo nie zdziwisz materiałami nanokompozytowymi. A ośrodki badawcze pracują teraz nad wytwarzaniem jeszcze bardziej nowoczesnych materiałów o własnościach, które są z góry zadane. Do takich materiałów należą też TI, o których była mowa poprzednio albo matrycy nanocząstek złota. 

5) Co przemawia za tym by studiować nanotechnologię (Inżynierie materiałową)?

Odpowiem frazą z naszej ulotki promocyjnej:  bądź liderem – nano-inżynierem! W mojej opinii, niema zawodu bardziej perspektywicznego, niż inżynier-technolog, pracujący w zakresie nanotechnologii. Kiedy przedstawiliśmy z dr I. Stefaniukiem w 2009 r. dla głównych specjalistów WSK Rzeszów  - teraz Pratt & Whitney Rzeszow – plan studiów z nanotechnologii (inżynierii materiałowej o specjalności nanotechnologia), to odpowiedzią były septyczne uwagi rodzaju: komu to jest potrzebne. Ale już za dwa-trzy lata pojawił się Boeing „Dreamliner”, którego obudowa na 80% wytwarzana jest z nanokompozytowych materiałów, i ci sami specjalisty nas przepraszali. Czyli, bez wątpliwości, jest to w tej chwili najbardziej nowoczesny i, też najbardziej pożądany na rynku pracy, zawód inżyniera technologa.

Ale chciałbym tutaj bardzo, żeby opowiedzieli się też studenci. Bowiem, kiedy wybieraliśmy w 2007 roku projekt architektoniczny budynku A1 – młodzież głosowała oboma rękami za tym futurystycznym projektem, który został zrealizowany – i trafiliśmy też w dziesiątkę. Dla tego też proszę o opinię młodzieży – co należy zmienić w planach nauczania, żeby były jak naj bardziej dostosowane do  nowej rzeczywistości.

6) Jakie umiejętności i wiedzę powinni posiadać studenci, którzy chcą swoją przyszłość związać z materiałami i nowymi technologiami?

Żeby poprawnie merytorycznie odpowiedzieć na to pytanie, musiałbym przedstawić tutaj te efekty nauczania, które sformułowaliśmy, przygotowując dla Ministerstwa dokumentację do uruchomienia kierunku „Inżynieria materiałowa” –  żartuję, nie będę tego robić. Ryzykuję być trywialnym, mówiąc – najważniejsze są podstawy. Ażeby mieć cierpliwość i chęć do pracy, ucząc analizę matematyczną, podstawy fizyki i materiałoznawstwo, trzeba mieć wysoki cel.  Bądź liderem – nano-inżynierem!  Jest to dobre hasło dla młodego człowieka, który przystępuje do studiów w dziedzinie nanotechnologii. Życzę tego wszystkim naszym studentom – bądźcie liderem – nano-inżynierem! Żeby spełnić ten cel, macie w Centrum wszystkie potrzebne dla tego warunki: nowoczesne pracownie studenckie, najnowocześniejsze i, zarazem, najdroższe programy komputerowe z materiałoznawstwa, najbardziej nowoczesne laboratoria naukowe, wysokiej klasy specjaliści prowadzące zajęcia.

Rzeszów staje się coraz bardziej znanym centrum nie tylko naukowym ale też i centrum kultury. W filharmonii – sala z unikatowymi charakterystykami akustycznymi – odbywają się cudowne koncerty, orkiestra symfoniczna jedna z lepszych w kraju. Festiwal muzyczny w Łańcucie – wydarzenie na skałę światową. Jeżeli dodać jeszcze organy w Leżajsku: żeby spróbować swoje umiejętności przyjeżdżają do Bazyliki w Leżajsku najlepsi organiści z całego świata. W kino „Zorza” po-sobotach mamy transmisję na-żywo spektakli z Metropolitan Opery w Nowym Jorku.  Proszę studentów – żyjcie pełnym życiem, poszerzajcie swoje horyzonty! Ale też musicie mieć pasję – nanotechnologię. Po fajnym koncercie czy spektaklu dobrze jest się uczyć albo pracować w laboratorium.  I odwrotnie – jak dobrze pracować w laboratorium, wiedząc, że  wieczorem się pójdzie (z przyjacielem, czy przyjaciółką) do filharmonii na koncert.

7) Jak to się stało że zainteresował się Pan swoją dziedziną ?

Przeczytałem to pytanie i wspomniałem swojego, świętej pamięci ojca, który namawiał mnie zostać fizykiem doświadczalnikiem, bo jest to nauka pozbawiona indoktrynacji (mój ojciec był nauczycielem historii, a ta nauka, niestety, zawsze była zideologizowana),  wspomniałem swego nauczyciela  chemii, który stałe angażował mnie do pracy w gabinecie chemicznym i, oczywiście, swego pierwszego promotora pracy inżynierskiej i magisterskiej. Wszyscy oni odegrały ważną rolę w moim życiu. Ale prawdziwe zainteresowanie swoją dziedziną – technologią półprzewodnikową – przyszło kiedy pracowałem w laboratorium w czasie wykonania pracy inżynierskiej. Było to na czwartym roku studiów i – nie pamiętam wcale wiosny tego roku, bowiem dni i noce spędziłem w laboratorium. 

8)  W naszym centrum znajduje się laboratorium MBE. Czy moglibyśmy się dowiedzieć coś o tej metodzie?

Zapraszam do Laboratorium! Możemy się umówić na konkretną godzinę. Bardzo bym chciał, żeby to zainteresowanie technologią MBE było prawdziwe, czyli – całkowite zaangażowanie z chęcią opanowania tym trudnym ale też i fascynującym procesem wzrostu. Ale, uprzedzam, że ta technologia jest bardzo zazdrosną kobietą – nie cierpi konkurencji.

9) Jak Pan myśli, w jakim kierunku podążą w najbliższych latach nowe technologie?

Boje się, że nikt nie jest w stanie odpowiedzieć na to pytanie. Można przewidzieć, że materiały nanokompozytowe na bazie nanorurek węgłowych i włókien zapanują w wielu zakresach przemysłu – jest to oczywiste. Ale trudno przewidzieć, jaką karierę zrobi np., taki materiał jak Graphene, – już był nie jeden bum materiałowy, który skończył się niczym. Osobiście stawił bym na TI – izolatory topologiczne! 

 10) Jakie ma Pan hobby  jak odreagowuje po ciężkim dniu?

Najlepiej – praca w ogrodzie. W soboty – koncert w filharmonii albo transmisja opery z Metropolitan. Mamy z żoną dość dużą bibliotekę - nadal lubię poczytać książkę czy album artystyczny, chociaż to wszystko można znaleźć w Internecie, ale mam komputera dość w pracy.

 

 

 

Polski