Uwagi na temat fizyki stosowanej
Andrzej Oleś
Wydział Fizyki i Techniki Jądrowej AGH
1. Podsumowanie Sesji SIB
W Sesji zostały przedstawione trzy oryginalne prace, które stanowią próbkę
danych na temat osiągnięć polskiej fizyki stosowanej. Dotyczyły one teksturowania
i odkształceń plastycznych tzn. zagadnień bardzo ważnych dla współczesnej
metalurgii; omawiane były ciekawe, nowe trendy w zagadnieniu detektorów
promieniowania elektromagnetycznego; akceptacje przemysłową zyskały zaproponowane
zastosowania cienkich warstw.
Były to przykłady osiągnięć ważnych dla praktyki bądź też wręcz stymulujące
produkcje. Zobaczmy jak ten wycinek polskiej fizyki stosowanej plasuje
się w ogólnoświatowych osiągnięciach z tej dziedziny. W tym celu sięgnijmy
do tematyki prezentowanej w czołowym czasopiśmie z tego zakresu jakim jest
J. Appl. Phys. Redakcja tego czasopisma podaje następujący wykaz tematyczny
prac tam publikowanych a ważnych dla tzw. hi-tech industries. Oto ten wykaz
:
Semiconductors, Superconductivity, Materials, Nanostructures, Electrical
and Magnetic Properties of Materials, Surfaces, Interfaces, Thin Films,
Crystalline and Amorphous States, Defects and Crystals, Optics and Lasers,
Plasma and Gas Discharges, Applied Biophysics.
Jak widać nawet ten wąski wycinek polskiej fizyki stosowanej dobrze
leży w głównym, światowym nurcie. Dodajmy, że przecież we wszystkich wymienionych
w J. Appl. Phys. zagadnieniach pracują polscy fizycy.
2. Światowa fizyka stosowana
Wręcz zaskakujące są osiągnięcia fizyki na rzecz współczesnych technologii
przemysłowych. Aby to unaocznić parę przykładów z zakresu elektroniki.
Wybór tej dyscypliny naukowej podyktowany jest faktem, że przecież elektronika
stanowi bardzo ważny element naszej współczesnej cywilizacji.
-
Zaadoptowane na skale przemysłową metody fizyczne przy produkcji mikroelementów
elektronicznych.
-
metody otrzymywania cienkich warstw (Molecular Beam Epitaxy, Chemical Vapor
Deposition );
-
pompy próżniowe zapewniające czystość powierzchni (jonowe, dyfuzyjne, turbomolekularne,
sorpcyjne, kriogeniczne i inne);
-
wynikająca z postępującej miniaturyzacji - litografia wiązką ultrafioletu
lub elektronów (m.i. stosowane synchrotrony);
-
metoda badania, w czasie kontroli produkcji, topografii mikroelementów
(AFM + interferencja światła );
-
określanie poprawności składu chemicznego mikroelementów - powszechnie
stosowana mikroskopia Auger;
-
kontrola grubości mikroelementu - elipsometria;
-
epitaksjalność wprowadzonych warstw - metoda kanałowania;
-
sprawdzanie struktury wewnętrznej mikroelementów metodą mikroskopii akustycznej.
-
Nowe materiały o parametrach ważnych dla elektroniki.
-
cienkie warstwy diamentu (10 m m ) otrzymywane tanią metodą CVD, zastosowania:
mikroelementy odporne na zmiany temperatury, detektory promieniowania jądrowego
i in.;
-
nanorurki - układy węglowe, których punktem wyjścia są fullereny - ich
struktura decyduje o własnościach metalicznych, izolacyjnych lub nadprzewodzących;
-
krzem porowaty otrzymywany elektrolitycznie - promieniowanie luminescencji
o dowolnej częstości z widma widzialnego;
-
ferroelektryki - elementy pamięciowe (czas przerzutu 1 ns) możliwe komputery
bezdyskowe (bariera antydyfuzyjna znana!);
-
gigantyczny magnetoopór - czujniki pola magnet., czytniki;
-
przewodzące polimery - m.in. ekrany telewizyjne o grubości 2mm
-
ciekłe kryształy -dotychczas znaczniki, obecnie też displeje;
-
superstruktury - studnie kwantowe - elementy elektroniczne o nowych własnościach
np. strained lasers , czytniki i in.
-
kropki kwantowe - być może nowa generacja mikroelementów a raczej nanoelementów
elektronicznych;
-
układy oparte na wykorzystaniu złącza Josephsona - ogromna szybkość reakcji
(2 rzędy wielkości lepiej niż obecnie).
3. Porównanie możliwości fizyki stosowanej w Polsce i na zachodzie Europy
Działając w Advisory Committee of Applied Physics and Physics in Industry
of European Physical Society miałem sposobność rozeznania sytuacji. Zagranicą
istnieje znacznie ściślejszy kontakt fizyki z przemysłem. Przyczyn jest
wiele. Ale chyba najważniejsze to trudności tkwiące w naszym nadal dość
zacofanym i teraz preferującym licencje przemyśle, oraz obserwowane do
niedawna lekceważenie przez fizyków omawianego działu fizyki. Tu trzeba
powiedzieć, że obserwuje się już pozytywne objawy np. poważni fizycy nie
wahają się publikować w Serii "Fizyka dla przemysłu" wydawanej przez WNT.
Również fizyka europejska wymusza przychylne nastawienie do bardziej przyziemnych
zagadnień (wymagania grantów brukselskich ).
Ważne jest również nastawienie środowiska technicznego. Dlatego przy
każdej sposobności powinniśmy powtarzać Kolegom Inżynierom, podając konkretne
przykłady, te oczywista prawdę: Nauka dzisiejszych laboratoriów fizycznych
- Technika jutra !