Półprzewodniki krzemowe: to na nich stoi niemal cała współczesna elektronika. Gość tego odcinka, dr hab. inż. Robert Bogdanowicz z Wydziału Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej, kieruje jedynym w Polsce zespołem, który pracuje nad alternatywą: diamentami. – Monokryształ diamentowy ma parametry doskonałe, lepsze niż krzem – przekonuje.

Takie monokryształy są niemal przezroczyste w podczerwieni, wytrzymują gigantyczne temperatury, są odporne na uszkodzenia mechaniczne i mało wrażliwe na promieniowanie. To sprawia, że idealnie nadają się do stosowania w przemyśle militarnym, nuklearnym czy kosmicznym. Mają jednak wadę: nie da się wytworzyć dużego monokryształu diamentu np. na 8 cali, co w przypadku krzemu nie jest obecnie problemem.

Prof. Bogdanowicz najczęściej sam wytwarza potrzebne mu do pracy diamenty. Produkuje się je w laboratorium, w specjalnej komorze. Pod niskim ciśnieniem można wytworzyć diament np. z… alkoholu, ale w Gdańsku produkuje się je głównie z metanu.

Syntetyczne diamenty nie muszą być monokryształem, produkuje się też polikryształy. Zespół prof. Bogdanowicza sprytnie wykorzystuje naturalne defekty takich polikryształów. Można na przykład zamieścić je w malutkich światłowodach i zastosować jako różne bioczujniki. – W miejscu, gdzie jest defekt, podłączy się np. marker nowotworowy – opowiada mój gość. Taki nowoczesny czujnik będzie mógł wykryć białka nowotworowe na szalenie wczesnym etapie rozwoju choroby. Inne zastosowania? Proszę bardzo: większe polikryształy, takie pięciocentymetrowe, pomogą nam… oczyszczać ścieki. Pod wpływem prądu diamentowy półprzewodnik w wodzie generuje rodniki, które rozkładają różne związki organiczne.

Każda nowa technologia to 10-15 lat wytężonej pracy naukowców. Dlaczego prof. Bogdanowicz woli trudzić się w laboratorium na uczelni niż zatrudnić w biznesie? – Dlatego że lubię robić rzeczy rewolucyjne – śmieje się. I tak buduje diamentową rewolucję.

Prof. Bogdanowicz to naukowiec z krwi i kości, pasjonat z ogromną wiedzą. Jest zaangażowany w liczne projekty, takie jak QUNNA, czy i-Clare. Dla mnie to spotkanie było ogromną przyjemnością. W podcaście usłyszycie też, co jest naukową wersją lajków w social mediach, jak wysyła się diamenty do innego laboratorium i czy naukowcy dzielą się ze sobą sekretami.

Odcinek powstał we współpracy z Politechniką Gdańską. Przed nami kolejne rozmowy, między innymi o smart cities i superkomputerze Kraken.

TRANSKRYPCJA

Robert Bogdanowicz: On potrafi wytrzymywać gigantyczne temperatury. Tam zdecydowanie diament ma znacznie lepsze parametry niż krzem. Te wysokie moce i wysokie temperatury są potrzebne w takich rozwiązaniach typowo militarnych czy też kosmicznych.

Karolina Głowacka: Wojsko, przemysł kosmiczny, ale też ultraczuła biosensoryka, z której być może skorzystamy kiedyś jako pacjenci. Diamenty mają znakomite właściwości, które można wykorzystywać w specjalistycznych technologiach. Czy jednak zastąpią krzem w naszej codziennej elektronice? W tym odcinku posłuchacie szefa jedynego w Polsce zespołu pracującego nad diamentowymi półprzewodnikami, a sama rozmowa powstała we współpracy z Politechniką Gdańską. Karolina Głowacka, dzień dobry. To jest Radio Naukowe – zajrzyj na radionaukowe.pl i zobacz, jak i dzięki komu działamy. Odcinek numer sto dziewięćdziesiąt. Zaczynamy.

***

K.G.: Radio Naukowe w podróży – jestem w Politechnice Gdańskiej. A ze mną doktor habilitowany, inżynier Robert Bogdanowicz, profesor Politechniki Gdańskiej. Dzień dobry. 

R.B.: Dzień dobry, witam serdecznie.

K.G.: Kierownik Laboratorium Syntezy Innowacyjnych Materiałów i Elementów. Tak? Zgadza się?

R.B.: Tak, to jedno z naszych laboratoriów i w związku z tym też taka rola.

K.G.: Taka rola – innowacyjna. Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki. Czy jest pan fanem diamentów?

R.B.: Nie powiedziałbym, że fanem. Powiedziałbym po prostu, że je kocham. Wcale nie chodzi mi o miłość do pieniędzy, tylko do pewnego trudu, którego one wymagają. I do ludzi, którzy we mnie to zaszczepili. No bo to jest tak, że naukowcem się jest albo trzeba to kochać. Biorąc pod uwagę to, że pracuje się z bardzo trudnymi zagadnieniami, bez poświęcenia tej pracy w postaci może nie całego dnia, ale jego sporego kawałka w swoim życiu, bez względu na różne inne obowiązki, może być ciężko. Jeżeli będziemy do tego zmuszeni, to tak naprawdę trudno mówić o jakichś efektach i radości z nich. Wracając do diamentu, jest to bardzo prosty, a jednocześnie bardzo skomplikowany materiał. Moim zdaniem dlatego od wieków interesował on ludzi. Obserwowali jego różne zachowania i dlatego do tej pory cieszy się on dosyć specyficznym powodzeniem – zresztą tak jak inne bardzo rzadkie materiały. Obrót na świecie jest w jakiś sposób kontrolowany, limitowany. I zależy, czy jest to syntetyczny kamień, czy naturalny. Zresztą jest bardzo duża dyskusja, czy ten syntetyczny kamień jest tyle samo wart co ten naturalnie powstały, stworzony przez naszą planetę. Pytanie, czy ze względu na to, co my robimy w naszym laboratorium, czyli wytwarzanie syntetycznego diament, jego wartość z różnego punktu widzenia – społecznego, technologicznego – powinna być wyceniana tak samo czy inaczej? To, co kiedyś robiła natura, teraz robi w pewnym sensie człowiek, który też jest przecież elementem natury. A czynniki są takie same, czyli to, co nas otacza – ciśnienie, temperatura i węgiel. 

K.G.: Dużo pan myśli o diamentach. Ja tak rzuciłam, a widzę, że sprawa jest u pana mocno przemyślana, bo przecież od lat zajmuje się pan diamentami. 

R.B.: Będzie już prawie dwadzieścia lat. Na początku oczywiście była to bardziej praca, a teraz myślę, że to jest może nie hobby…

K.G.: Styl życia?

R.B.: Nie, bo to by znaczyło, że mam wszędzie diamenty, a tak nie jest. Natomiast jest to na pewno ważny element, wokół którego organizuję swoje życie. 

K.G.: Jakie to są diamenty? Bo kiedy myślimy „diamenty”, to oczywiście widzimy całe kryształki, umieszczone np. w pierścionku czy kolczykach – klasyka. Albo rozrzucone na stole jubilerskim. Ale pan zajmuje się znacznie mniejszymi diamentami. Jakimi?

R.B.: To jest tak, że wcale nie zajmujemy się mniejszymi diamentami. Inna jest tylko ich geometria. Tak jak pani powiedziała, to jest kryształ, czyli krótko mówiąc, powiedzielibyśmy, że taki standardowy szlif, taki, którego znajdziemy tysiące w internecie. Jak się wpisze „diament”, to się pojawia taki standardowy kształt. Zresztą dużo gadżetów jest aktualnie w tym kształcie, bez względu na to, z czego są zrobione. Ten kształt jest ostatnio bardzo modny. Natomiast część z naszych diamentów ma bardzo podobne rozmiary, tylko np. są płaskie. To znaczy, że jest to bardzo duża powierzchnia, tak jakbyśmy ten kamień wzięli i „rozprasowali”, co oczywiście nie jest możliwe. Bo jeżeli nawet użyjemy bardzo dużego ciśnienia, to można ten piękny kamień wziąć i sprasować, zniszczyć. On wtedy pęknie na wiele malutkich kamyczków i nie da się tego rozprasować jak ciasto. Jak mamy kulkę i chcemy zrobić z niej ciastka, to możemy zrobić bardzo duży naleśnik. Z diamentami nie jest tak prosto. Natomiast to, co my robimy, to staramy się robić powierzchnie, które są dosyć duże, płaskie.

K.G.: Jak bardzo płaskie?

R.B.: Tak płaskie, że praktycznie człowiek nie rozpoznaje różnicy, czy one są jakkolwiek chropowate, czyli przejeżdżając przez nie palcem, nie czujemy na nich chropowatości. Z takimi kryształami też pracujemy. Ale pracujemy również z bardzo małymi kryształkami, czyli praktycznie z proszkiem diamentowym, który ma rozmiar np. jednej tysięcznej włosa. I on ma całkowicie inne zastosowanie, bo możemy go do czegoś dosypać, zmieszać z czymś i w ten sposób nadać temu kompozytowi, czyli tej miksturze, częściowo parametry tego diamentu. Wszystko zależy od tego, do czego chcemy tego użyć. Jeżeli to jest powierzchnia, to możemy tę powierzchnię na coś wystawić i ona w jakiś sposób z tym otoczeniem wchodzi w interakcje. I jeżeli ona ma specyficzne, elektryczne właściwości, to one np. mogą się zmieniać pod wpływem tego otoczenia. Mamy już wtedy pierwsze rozwiązanie, które jest jednym z głównych toków badawczych w naszym zespole – to są najróżniejsze czujniki. A z kolei, jeśli chodzi o takie naprawdę konkretne kryształy, dosyć grube, duże, a jednocześnie bardzo płaskie, to są aktualnie najróżniejsze rozwiązania związane z szeroko rozumianą technologią kwantową. W diamencie są bardzo specyficzne defekty, które my też indukujemy, i te defekty służą właśnie jako pewnego rodzaju centra takiej interakcji, rozumienia czegoś, ale już na poziomie bardzo mocno atomowym. Tak jak tam była cała powierzchnia, to tutaj np. pojedyncze atomy reagują na pewne interakcje, co oczywiście tworzy znacznie większy problem, bo musimy obserwować to wszystko w mniejszej skali, ale jednocześnie musimy ten diament tak upiec, ugotować czy jakkolwiek byśmy tej technologii nie nazwali, żeby te defekty były tam, gdzie byśmy chcieli. I to jest cała trudność w tym wszystkim.

K.G.: Czyli pan pracuje nad diamentami w takiej skali nano, tak jak mówił pan o tym, że są to diamenty o jednej tysięcznej grubości włosa, ale też w skali bardziej makro, że można to dostrzec.

R.B.: Dostrzec, wziąć w rękę. Największe płytki, jakie w ogóle u nas wytwarzamy, są o średnicy pięciu centymetrów. Więc to już jest taki dosyć duży kawałek diamentu.

K.G.: Diament to oczywiście węgiel, ale jak możecie wytworzyć diament i czy ma pan przy okazji jakiś sklepik jubilerski? [śmiech]

R.B.: Sklepik też mamy, tak że zapraszam. [śmiech] Ale myślę, że z punktu widzenia tej strony wizualnej produkty w sklepie mają mniejsze znaczenie. 

K.G.: Widziałam, że są takie zawiesiny diamentowe.

R.B.: Tak, między innymi. Ale zdecydowanie nie polecam ich pić. Badania, które zostały przeprowadzone z wprowadzaniem proszków do organizmu, ewidentnie tak jak inne nanocząstki dosyć mocno zaburzają np. pracę komórek. Oczywiście przy przekroczeniu pewnej koncentracji. A poza tym, pomimo że są węglem, to nasz organizm próbuje je rozłożyć i niestety jakoś nie może z wiadomych względów. No i wtedy on się będzie kumulował. I to w większości jest wątroba, częściowo w nerkach. Oczywiście cała ta fizjologia nie została poznana. A wracając do tego pierwotnego tematu…

K.G.: Jak stworzyć, jak wyprodukować diament?

R.B.: Technika nie została przez nas opracowana. Pracujemy już na technice, która… Od lat osiemdziesiątych do dziewięćdziesiątych był taki największy nurt, kiedy zespoły na świecie pracowały nad syntezą diamentu. To był czas końca tych przemian, zimnej wojny itp. Szukano wtedy jakichś naprawdę niezwykłych materiałów, których można by było użyć do rozwiązań kosmicznych i militarnych. Bo unikalne właściwości diamentu są takie, że jak chcielibyśmy mieć np. diamentową szybę w samochodzie czy w statku kosmicznym… To oczywiście rozpalało emocje wśród naukowców.

K.G.: Ale rozumiem, że nie dla blichtru, tylko ze względu na właściwości?

R.B.: Tak, np. militarnie on jest bardzo ciekawy z tego punktu widzenia, że praktycznie jest przezroczysty w podczerwieni. A jak wiadomo, praktycznie wszystkie systemy wizyjne, namierzania, kierowania rakietami to jest typowa podczerwień. 

K.G.: Więc się można schować, tak?

R.B.: Nie, można przez niego wszystko widzieć. Więc jeżeli żołnierz biegnie np. z noktowizorem przez las, to nie zadrapie okularów w tym noktowizorze. Te zespoły zarówno po stronie wschodniej, jak i zachodniej pracowały nad różnymi technikami. I pierwsza, która dosyć szybko zaistniała, to była naturalna technika, która wynikała z kopiowania natury. Czyli tak jak w tych kominach kimberlitowych, bo tak tworzony był naturalny diament. Zresztą dlatego tak wyglądają te kopalnie – to są takie otwory, w których trzeba głęboko kopać, ponieważ tak tworzony był diament. Aktualnie najgłębszy otwór na Ziemi to jest kopalnia diamentów w Jakucji w Mirny. I w ten sposób naukowcy pomyśleli: to weźmy wysokie ciśnienie, wysoką temperaturę, czyli zróbmy tak naprawdę gigantyczne kowadło, i w tym kowadle, które będzie dodatkowo grzane, przetworzymy jakiś węgiel. I oczywiście ta technika zadziałała. Do tej pory jest z powodzeniem używana. Zresztą ostatnio bardzo się to wszystko mocno rozwinęło zarówno w Chinach, jak i w Indiach, gdzie popularność diamentu moim zdaniem jest o wiele większa niż w Europie. 

K.G.: Naukowo?

R.B.: I naukowo, i przemysłowo. Ale przede wszystkim estetycznie. Nie znam żadnego kolegi Hindusa, który by nie miał diamentowego pierścienia. 

K.G.: Ale syntetycznego?

R.B.: Różnie. Jeżeli ma się ten pierścionek na ręku, to nie jestem w stanie odróżnić, czy jest on syntetyczny, czy naturalny.

K.G.: A ktokolwiek jest w stanie?

R.B.: Oczywiście to jest tak jak z każdą kryptografią. To znaczy, jeżeli zrobimy jakiś kod, czyli syntetyczny kamień, który oddaje te właściwości, które ma naturalny kamień, to zawsze można zbudować metodę, która daje możliwość odróżnienia. Jeżeli jest to szlifierz z Amsterdamu, to myślę, że jest on w stanie rozróżnić te kamienie poprzez specyficzny układ defektów, które obserwuje w naturalnych kamieniach. I on odróżnia też na tej podstawie, skąd pochodzi ten kamień.

K.G.: Czyli syntetyczne są zbyt doskonałe?

R.B.: Tak było na początku. Potem zaczęto tak modyfikować technikę, żeby przypadkowo te defekty się pojawiały. Ale to też nie jest tak, że on jest w stanie na tyle kierować tym przypadkiem, że miałyby one taki charakter jak np. kamień z RPA albo z Rosji. Na początku były to techniki fluorescencyjne albo raman – spektroskopia ramanowska, gdzie można było to rozpoznawać dosyć efektywnie. Natomiast aktualnie taką najbardziej subtelną techniką jest ta technika kwantowa, o której mówiłem. Czyli mierząc rozkład tych defektów i ich parametry – bardzo wysublimowana technika – jesteśmy w stanie odróżnić, czy to jest syntetyk, czy naturalny. Więc myślę, że zwykły zakład jubilerski istniejący w Trójmieście nie jest w stanie do końca odróżnić tych kamieni. Dlatego jest cały cykl znakowania tych kamieni, sygnowania, opisu itd., tak żeby każdy miał swój certyfikat. I na tej podstawie jest to rozróżnialne. 

Problem się rodzi oczywiście wtedy, kiedy ktoś kupuje cały worek kamieni ze Wschodu. Jeżeli w tym worku jest po prostu nasypana górka kamieni, to pytanie, czy on jest w stanie odróżnić, który kamień jest naturalny, a który nie. Wtedy jest to kwestia źródła. A wracając do tych technik, to oczywiście tamta wysokociśnieniowa technika daje nam możliwość, że powstają kamienie. One mają dosyć nieestetyczne kształty. To znaczy, tak jakbyśmy rzeczywiście ulepili kulkę z ciasta. Tak wyglądają pierwotne kamienie po tej syntezie wysokociśnieniowej. Później stosuje się obróbkę, żeby dojść do pięknego kamienia. Sporo z tych produktów w ogóle jest praktycznie albo cięte na bardzo mało kamieni, bo mają defekty w środku i trzeba to przeciąć na dwa itd. Zresztą tak się robi też z naturalnymi kamieniami, że często mówi się, że znaleziono taką wielką bryłę, gigantyczny, największy diament, a potem okazuje się, że pocięto go na trzy. 

No ale taki jest dryl przyjęty przez ładnych kilkadziesiąt lat, już teraz będzie prawie setka lat, kiedy te diamenty uzyskują taką cenę i taki blichtr. Natomiast naukowców interesowało właśnie to, co mówiłem o tych kwestiach militarnych, czyli chcielibyśmy pokryć np. kawałek stołu, kawałek szkła, chcielibyśmy np. zrobić z tego jakieś urządzenie elektroniczne. No to łatwo sobie wyobrazić, że jak mamy taki kamień, to trudno coś z tego zrobić. Generalnie cała technologia, która się wokół nas kręci, te wszystkie urządzenia, to wszystko jest płaskie. Zawsze. Telewizory są płaskie, ekrany są płaskie. Więc jasne jest, że wszystkie elementy elektroniczne też są płaskie. Dążono w takim razie do płaskiego kamienia. Pierwsza technika, jaka była, to: weźmy jakąś piłę i wytnijmy z tego kamienia plasterki. I tak się robi. Jest to oczywiście marnotrawstwo, bo jak sobie wyobrazimy, że mamy wyciąć kwadraty z takiego kamienia, to tych kwadratów wcale dużo się nie udaje wycinać. Ale do tej pory – i zresztą cały ten sektor związany z syntezą kamieni na potrzeby kwantowe, komputerów kwantowych, komunikacji kwantowej itd. – w ten sposób egzystuje. Dlatego koszt tych kryształów jest bardzo wysoki. 

K.G.: A tutaj w Gdańsku, na Politechnice, jak to robicie?

R.B.: Jest alternatywna technika. Można w warunkach niskiego ciśnienia – zresztą to było odkryte przez amerykański zespół, firmę General Electric. Teraz już się tym praktycznie nie zajmują. Okazało się, że w warunkach dosyć niskiego ciśnienia można uzyskać specyficzny przebieg reakcji. To nie będzie proste do opisu. Żeby uzyskać te warunki, trzeba pracować w niskim ciśnieniu, czyli mamy jakąś komorę, w której musimy obniżyć ciśnienie, bo nie możemy tego zrobić bezpośrednio w otoczeniu, więc jest to w jakiejś zamkniętej komorze. Następnie jest nam potrzebne medium, z którego wykonamy ten diament. Mamy takich gazów bardzo dużo, to jest wielka grupa zwana węglowodorami. Potem mamy całą grupę ciekłych substancji, zresztą bardzo lubianych przez ludzi, nazywanych alkoholami. I jest to bardzo wdzięczny produkt do produkcji diamentów. Jest to przerabianie alkoholu na diamenty – brzmi to bardzo ciekawie. To tak jak robienie złota ze srebra itp. My w większości pracujemy jednak z metanem, czyli gazem, który znamy z kuchenki, z podróży turystycznych. Nie jest to drogi produkt. 

Więc gdzie jest to clou, dlaczego diamenty są takie drogie? Droga jest sama maszyna, która daje nam możliwość uzyskania tych specyficznych, izolowanych warunków, określonego ciśnienia i temperatury, gdzie będą biegły te procesy, że będzie się tworzył ten diament w postaci cienkiej powierzchni czy jakiegoś plastra. My syntezujemy też folie diamentowe. Czyli tak naprawdę jest to kawałek, który wygląda jak folia, i jest cały zrobiony z diamentu. Można sobie to wyginać, oczywiście w pewnym zakresie, do dziesięciu, piętnastu procent. Ale nadal jest to w pełni wykonane z diamentu. I ta maszyna jest głównym kosztem, który jest potrzebny, w który trzeba raz zainwestować, żeby można było syntezować diamenty. A produkty do syntezy już nie są wcale drogie. Oczywiście później utrzymanie, serwis plus do tego moim zdaniem jeszcze ważnym kosztem jest czynnik ludzki. To znaczy, można oczywiście kupić sobie maszynę, gdzie jest napisane: urośnij diament, i tam jest taki wielki guzik, i można to zrobić, ale jeżeli chce się wokół tego pracować, to wymaga to naprawdę może nie zmysłu kulinarnego, ale pasja kulinarna zdecydowanie w tym pomaga. Więc jak ktoś potrafi zrobić z różnych produktów jakieś dosyć smaczne danie, to w diamentach zdecydowanie się sprawdzi. Taka jest moja obserwacja.

K.G.: Czyli pichcicie diamenty. [śmiech]

R.B.: Można tak powiedzieć. 

K.G.: Ale to przez te dwadzieścia lat jak pan pracuje nad diamentami, ile ich pan wytworzył? 

R.B.: Liczyliśmy to nawet na potrzeby swoich syntez i statystyk. Wytwarzamy mniej więcej około dziesięciu gramów rocznie. 

K.G.: Czyli przez dwadzieścia lat trochę się uzbierało.

R.B.: Całkiem, całkiem. Ale część rozdaliśmy.

K.G.: Komu? Dlaczego?

R.B.: Różnym zespołom współpracującym. Przyświeca mi taka idea prowadzenia grupy badawczej, zespołu badawczego, że staramy się współpracować z najlepszymi na świecie i jeżeli ktoś jest w czymś dobry, to po prostu uderzamy do niego.

K.G.: Dopytam jeszcze o te szczegóły i kulisy współpracy międzynarodowej – czy może właśnie konkurencji. Politechnika kusiła mnie rozmową z panem, mówiąc przede wszystkim o półprzewodnikach diamentowych, że m.in. tym się pana zespół zajmuje. Powiedzmy, czym są półprzewodniki, bo one są kluczowe dla współczesnej elektroniki. Ale dlaczego właśnie diamentowe są interesujące, z jakiej przyczyny? Przecież stary, dobry krzem sobie radzi.

R.B.: Zaczynając od końca, na pewno z punktu widzenia miejsca, w którym jest rynek, to nie będzie tak, że diament przeskoczy technikę krzemową. Choćby ze względu na inwestycje, które zostały podjęte w tym zakresie. I widać, że żaden z półprzewodników tak naprawdę nie przeskoczył krzemu ze względu na skalę i rozpędzenie całej machiny krzemowej. Wiadomo, że każdy z inwestorów, który jest w tym sektorze, w to zainwestował. Kiedyś nastąpiła decyzja, że idziemy w tym kierunku. Zresztą ta sprawa dotyczy wielu technologii, które znamy – jakieś kasety VHS czy DVD. Wiadomo było, że były równolegle jakieś inne techniki, a jakaś jedna konkretna wygrała często dzięki nie technicznym, technologicznym argumentom, tylko pewnemu zbiegowi wydarzeń i decyzji. I myślę, że tak samo jest z diamentem. Tutaj głównym ograniczeniem jest kwestia pewnego limitowanego rozmiaru monokryształów, ponieważ w większości te duże rozmiary, które wytwarzamy, to są polikryształy, które są bardzo interesujące z punktu widzenia sensorów, czujników. 

Natomiast z punktu widzenia bardzo dobrych półprzewodników one mają swoje wady związane z tym, że jednak nie funkcjonują tak dobrze, jak krzem, bo mają defekty. Jak mamy polikryształ, to tak jakbyśmy skleili razem bardzo wiele małych kryształków. Natomiast, jeżeli to jest monokryształ, to znaczy, że mamy taki monoblok, który od początku do końca wygląda tak samo, od której strony byśmy nie patrzyli, to ten elektron… Czy tam dziura, bo półprzewodnik polega na tym, że mamy dwa rodzaje ładunków i możemy sterować transferem czy przebiegiem tego ładunku przez ten materiał i możemy to włączać i wyłączać. I właśnie na tym polega półprzewodnik. Żeby to funkcjonowało, on potrzebuje istniejących określonych defektów, które pojawiają się w tej sieci. Wtedy one są źródłem tych nośników. Jeżeli wyobrazimy sobie, że w monokrysztale mamy rozłożone te defekty i wtedy nośniki mogą się swobodnie między nimi przemieszczać itd., to jeżeli mamy polikryształ, to na tych granicach pomiędzy kryształami mogą się dziać różne nietypowe rzeczy. Ten elektron może być złapany i ugrzęznąć. Ich sprawność jest po prostu niższa. Natomiast, jeżeli mamy monokryształ diamentowy, to rzeczywiście ma on doskonałe parametry. Lepsze niż krzem, ale jeżeli nie możemy tego wytwarzać tak jak krzemu, np. na ośmiu calach, to ogranicza to zastosowania diamentu do technologii czy stricte militarnych, czy bardzo specyficznych, fotonicznych, kwantowych. Jest to kolejny okres, w którym pokłada się duże nadzieje, że on jednak odegra dosyć dużą rolę w technologii kwantowej i komputerów kwantowych. 

K.G.: W tym znaczeniu, że można robić tylko mniejsze półprzewodniki diamentowe niż krzemowe? Dobrze rozumiem?

R.B.: Można robić je większe, ale nie aż ośmiocalowe, tak jak w przypadku krzemu. W przypadku diamentu taki czterocalowy wafel jest bardzo drogi w porównaniu do wafla krzemowego. Nie ma takiej technologii jak w przypadku krzemu, gdzie się metodą Czochralskiego taki wielki dzwon ciągnie, a potem na plasterki kroi tę kiełbaskę krzemową. W przypadku diamentu jego krojenie jest bardzo trudne, bo nie można tego robić tradycyjnie piłą diamentową, tak jak się tnie krzem, bo diamentu diamentem nie potniemy. Więc tnie się to laserem. Sama obróbka jest tu głównym problemem technologicznym, który ogranicza zastosowanie. A z kolei w wielu zastosowaniach krzem jest wystarczający, diament nie jest tam potrzebny.

K.G.: Proszę wybaczyć, że sprowadzę tak pana do całkowitych podstaw, ale chciałabym, żeby nasi słuchacze wszystko rozumieli. Półprzewodniki są kluczowe dla elektroniki, bo?

R.B.: Ponieważ umożliwiają nam sterowanie urządzeń elektronicznych. To znaczy, że one są tym quadem odpowiedzialnym za to, że gdzieś się pojawia informacja, że to jest zero czy jeden. 

K.G.: To jest właśnie sterowanie tym przepływem? Czy przechodzi, czy nie przechodzi ten prąd, tak? 

R.B.: Tak. A potem skupisko tych zer i jedynek układa nam się w obrazy, w dźwięk. I to jest podstawa istnienia wszystkich układów. To oczywiście jest wielka piramida – od prostych układów logicznych, zerojedynkowych, przez układy logiczne, które to przetwarzają itd. Ale tym głównym układem wykonawczym, podstawowym jest jakiś jeden tranzystor.

K.G.: Teraz kwestia diamentów. Bo faktycznie powiedział pan o tych ograniczeniach, troszkę od tyłu do tego tematu podchodząc, a jakie są potencjalne przewagi diamentu? Mówił pan, że w większości zastosowań krzem wystarcza. To jasne, mamy tę naoliwioną maszynę globalną, że elektronika na krzemie stoi. A w których zastosowaniach diament może się przydać? Mówił pan o jakichś specyficznych, wojskowych. 

R.B.: Zacząłem już od tego, że on jest praktycznie przezroczysty w podczerwieni. Z punktu widzenia optycznego, typowo elektronicznego potrafi on wytrzymywać gigantyczne temperatury. Więc jeżeli dane urządzenie jest urządzeniem wysokiej mocy, gdzie musimy bardzo wysoki sygnał przez to prowadzić, bardzo wysoką częstotliwość, to tam zdecydowanie diament ma znacznie lepsze parametry niż krzem. Konkuruje jeszcze z takim innym materiałem, którym np. jest węglik krzemu. Te wysokie moce i wysokie temperatury są potrzebne w takich rozwiązaniach typowo militarnych czy kosmicznych. Z drugiej strony jest też o wiele mniej czuły np. na radiację. Więc we wszystkich rozwiązaniach dotyczących przemysłu nuklearnego czy kosmicznego, gdzie jest narażenie na tę radiację, jest promieniowanie. Przecież pamiętamy te historie z Czarnobyla, gdzie elektroniczne czy elektryczne urządzenia po prostu przestawały działać. W przypadku elektroniki diamentowej ona będzie dalej stabilnie działała. Oczywiście jest kwestia osprzętu…

K.G.: Czyli np. elektronika kosmonautów lecących na Marsa może być oparta na diamencie, żeby promieniowanie kosmiczne nie popsuło?

R.B.: Część takich urządzeń istnieje, tak, oczywiście. Urządzenia elektroniczne, typowo diamentowe są domeną Japonii. Oni się w tym specjalizują od samego początku. I są praktycznie nie do przeskoczenia z punktu widzenia tego, że aby wytwarzać ten diament na potrzeby urządzeń elektronicznych, on musi być niezwykle czysty. Żeby nie było niechcianych zanieczyszczeń, które będą nam łapały te nośniki. Tak samo jest oczywiście w technologii krzemowej, ale diament jest jeszcze bardziej czuły z tego względu, że w przypadku, kiedy syntezujemy diament, syntezujemy go z węgla. Więc jak mamy odseparować wszystkie zanieczyszczenia, które są też węglowe? Nie ma łatwej metody separacji. I tłuszcz jest na bazie węgla, i nasze superczyste prekursory są na bazie węgla. Nie ma prostej chemicznej metody separacji, bo te związki są do siebie bardzo podobne. W przypadku krzemu jest to o wiele łatwiejsze, bo mamy krzem i np. jakieś zanieczyszczenia od innych pierwiastków. Możemy łatwiej to chemicznie separować i oczyszczać, co nie jest takie łatwe w przypadku diamentu. A Japończycy się specjalizują w tym, że mają niesamowicie wysublimowane narzędzia do superczystej syntezy, co jest oczywiście bardzo drogie. A z punktu widzenia sensoryki i czujników, o których mówiłem, często zanieczyszczenia wręcz pomagają, niż przeszkadzają, tworząc bardzo specyficzne interakcje z różnymi związkami.

K.G.: Właśnie o tę sensorykę chciałam pana wypytać, bo pracujecie nad wykorzystaniem diamentów w połączeniu ze szkłem czy umieszczonymi na szkle jako biosensory. To jest projekt Qunna?

R.B.: My na to mówimy Kuna, tak po polsku. [śmiech]

K.G.: Quantum-effect-based nanosensing, czyli oparta na efektach kwantowych nanobiosensoryka. Politechnika Gdańska, Wydział Fizyki UW, UJ w Krakowie, Instytut Biotechnologii i Biomedycyny Molekularnej. Co próbujecie zrobić?

R.B.: Światłowody. To może brzmi bardzo trywialnie, bo światłowód przecież możemy kupić na kilometry. Jest dostępny nawet dla zwykłego człowieka – wchodzi się na jakiś serwis do zakupów i można tam kupić kawałek światłowodu. Natomiast światłowód jest wdzięcznym medium z punktu widzenia czujnika. To znaczy, możemy wziąć sobie ten kawałek szkła i np. gdzieś go zanurzyć albo umieścić w strzykawce. Ten światłowód jest na tyle cienki, że w żaden sposób nie przeszkadza.

K.G.: Zanurzyć gdzieś, np. w ludzkim ciele, tak?

R.B.: Też, ale może to być równie dobrze zanurzone w cieczy. Czyli mamy pobrany preparat do badania i możemy go zanurzyć w tym preparacie. Lub w bardzo specyficznych rozwiązaniach światłowód może być dziurawy i przez niego może ta ciecz płynąć jak przez wąż, tylko taki bardzo cieniutki. I wtedy ciecz, przepływając przez ten supercienki światłowód, wchodzi z nim w interakcję. Takie techniki są już znane, zresztą my też pracujemy z kolegami z Warszawy nad takimi sensorami. Natomiast, jeżeli w tym światłowodzie, w jego ściankach zaczniemy umieszczać diamenty, to one wchodzą dodatkowo w interakcję z tym, co przepływa, lub z tym, co jest obok światłowodu. I na drodze optycznej można odczytywać te interakcje za pomocą światłowodu. On jest w ogóle po to, żeby transmitować światło. Nie jest nośnikiem tej informacji płynącej z diamentów, które wchodzą z kolei w interakcję kwantową z jakimś otoczeniem. Jeżeli przełączymy efekt spinowy w tym defekcie w diamencie, to możemy go za pomocą tego światłowodowego węża odczytać. A ten wąż ma w ściankach wbudowane kamienie. I to się robi trochę tak, jak się robi cukierki. Układa się taki duży kawał słodkiego cukru, można z tego wytworzyć różne wzory, a później wyciąga się z tego taki długi, długi wąż i potem na końcu jest to cięte na kawałki. My nie tniemy, my tylko wyciągamy taki długi wąż. I jeżeli na początku umieścimy w tej masie diamenty, to wyciągając to do bardzo cienkiego światłowodu, mamy diamenty umieszczone w tym światłowodzie. 

K.G.: Powiedział pan, że najprościej da się opowiedzieć, jak to działa. Nie zrozumiałam do końca, a chcę zrozumieć. Na czym polegają te efekty kwantowe, które właśnie w tej technologii są wykorzystywane? Co nam to daje?

R.B.: Cały diament składa się tylko i wyłącznie z węgla. Ale w tej pięknej układance mogą się pojawiać jakieś niedoskonałości. I taką właśnie najciekawszą aktualnie badaną niedoskonałością jest to, że jakbyśmy spośród tej całej wielkiej układanki co pewien czas wyjęli po pewnym atomie węgla, to byłaby wtedy dziura. I to się nazywa wakansem. Ale od tej dziury ucieknięto, bo elektronicy mówią „dziura” na dodatni ładunek, więc żeby nie mylić dwóch faktów, mówi się o wakansie. Ale generalnie brakuje jednego węgla. I to jest jedna rzecz, która jest potrzebna. Ale obok znowu trzeba wyjąć kolejny atom węgla i umieścić tam azot. Więc mamy taki układ, jest cała wielka chmura ułożonych węgli i jest dziura, a obok leży sobie azot. Wtedy okazuje się, że w tej dziurze możemy umieścić sobie elektron. Elektron może mieć spin, czyli krótko mówiąc, właściwość. I tę właściwość, która ma w większości dwie pozycje, możemy sobie przełączać. Wtedy okazuje się, że tę właściwość możemy przełączać, jeżeli coś wokół tego przelatuje. A my na drodze optycznej możemy odczytać, czy jest on przełączony, czy nie. 

K.G.: Czyli mamy informację.

R.B.: Tak. Jest to informacja zerojedynkowa. To znaczy, że ma albo taką właściwość, albo taką. I to oczywiście jest obserwowalne w wielu materiałach, jest to podstawą badania najróżniejszych parametrów. Natomiast tutaj daje to taką możliwość, że możemy przełączać pojedyncze centra albo całą chmarę tych wakansów, których mamy więcej. Wtedy ten efekt jest zwielokrotniony, ale z kolei jest rozmyty. To znaczy, że część może być nieprzełączonych, część nie. Bo jeżeli mamy ich bardzo dużo, to różne rzeczy się tam mogą dziać. Oczywiście jest wtedy szum kwantowy, ale w większości interesuje nas, jeżeli sprowadzilibyśmy to do tego jednego defektu i obserwowali tylko jego… Skoro obserwujemy jeden atom, to tego światła wcale nie jest dużo. Natomiast można tam obserwować pewne specyficzne rezonanse. Jak wiadomo, jeżeli mamy jakiś rezonans, to znaczy, że sygnał potencjalnie będzie wyższy do obserwacji i łatwiejszy. Do tego właśnie służy m.in. optycznie mierzony rezonans magnetyczny na tym defekcie, o którym mówiłem, czyli tej dziurze i tym jednym azocie. Wspólnie z kolegami w ramach tego samego projektu z Uniwersytetu Jagiellońskiego mierzyliśmy i obserwowaliśmy, jak zmienia się przełączenie tego defektu, czyli tego elektronu, w wyniku różnych mediów, które się pojawiają wokół kryształu. 

K.G.: Biologicznych?

R.B.: Tak. Przyłącza się do tego np. jakieś określone białko. I to białko, przyłączając się do węgla w pobliżu dziury, będzie przełączać ten efekt. Bo wiadomo, że te wszystkie układy biologiczne są w jakiś sposób naładowane, więc one będą wpływały na ten układ, który pojawia się wewnątrz. Jest to bardzo subtelne z punktu widzenia obserwacji, ale z drugiej strony bardzo, bardzo czułe, bo możemy obserwować bardzo niewielkie układy.

K.G.: Tutaj dochodzimy właśnie do tej sensoryki, czyli odczytywania. To właśnie chcę teraz zrozumieć. Bo w projekcie Qunna pracujecie też nad tym, żeby takie sensory mogły np. nowotwory wykrywać. W jaki sposób?

R.B.: W ten sposób, że w tym miejscu, gdzie mamy defekt, podłączy się np. marker nowotworowy. Ten marker regeneruje organizm, kiedy pojawiają się komórki nieprawidłowe, nowotworowe. Jest już sporo zdiagnozowanych markerów i my je testowaliśmy. Jeżeli w tym miejscu podłączamy ten marker, to za pomocą defektu jesteśmy w stanie zaobserwować takie koncentracje, które de facto są na poziomie gigantycznej aparatury, takiej, jaką stosują biotechnolodzy. Czyli możemy obserwować np. koncentrację tych białek na poziomie femtogramów czy nawet niżej. 

K.G.: Czyli na jakimś ekstremalnie wczesnym etapie? 

R.B.: Tak. To oczywiście odbywa się wszystko na izolowanym materiale, czyli np. nie na pełnej krwi, na pełnym moczu, tylko wiadomo, że wymaga to dodatkowej obróbki wstępnej. Ale w ten sposób to funkcjonuje.

K.G.: To jak mogłoby to wyglądać? Powiedzmy, że zostało to już wprowadzone klinicznie, w szpitalu. Albo badania przesiewowe mogłyby wyglądać w ten sposób. Jak można by wykorzystać te właściwości, o których pan mówi, już w praktyce?

R.B.: Wyglądałoby to w ten sposób, że jeżeli jest tak, że mamy próbki krwi, to jednym z elementów pracy robota mogłoby być umieszczenie światłowodu właśnie w probówce czy jakiejś kuwecie, która jest przedmiotem analizy. I ten światłowód byłby nadajnikiem, odbiornikiem tej informacji, gdzie jest umieszczony diament.

K.G.: I macie współprace medyczne? Na jakim jesteście etapie, jeśli chodzi o te biosensory?

R.B.: Na razie prowadziliśmy te badania tylko w warunkach syntetycznych, a nie rzeczywistych. Natomiast jesteśmy w trakcie rozmów z Gdańskim Uniwersytetem Medycznym, żeby prowadzić takie badania już na rzeczywistym materiale. Na politechnice nie mamy laboratorium, które dawałoby nam takie możliwości ze względu na ograniczenia związane z operacją na materiale ludzkim.

K.G.: Muszę przyznać, że brzmi to imponująco. Pan jest bardzo aktywny, więc tych projektów, w których bierze pan udział, jest dużo. Jest też np. i-CLAR – celem projektu jest zaprojektowanie oraz produkcja elektrochemicznego systemu uzdatniania wody. Tutaj też diamenty mają coś do powiedzenia? 

R.B.: Tu są te większe. Tak jak tam były niezwykle małe, wręcz drobiny, tak tutaj są te większe diamenty. Jeżeli mamy taką dużą powierzchnię diamentową rzędu tych pięciu centymetrów i ona jest półprzewodnikiem, to okazuje się, że w środowisku wodnym, jeżeli przyłożymy do niej dosyć wysoki sygnał elektryczny, ona zaczyna generować z tej wody rodniki, które z kolei rozkładają różne związki organiczne. I diament jest o tyle efektywny w tym wszystkim, że generuje te nośniki, tak żeby jednocześnie nie za dużo tej wody rozkładać i nie generować wodoru. Bo nie ma to być maszyna do produkcji wodoru – to też można by było zrobić, ale do tego są troszkę inne elektrody i to jest inne zagadnienie. Natomiast, jeżeli mamy oczyszczalnię ścieków, to oni nie chcieliby mieć w produkcji wodoru. Im chodzi o to, żeby rozłożyć określone związki toksyczne, w większości pochodzenia organicznego, które są dosyć stabilne i aktualnie albo się odsusza i spala – temperatura wykonuje tę pracę, albo np. wystawia się je na działanie promieniowania UV. I bardzo krótkie długości fali też umożliwiają rozkładanie tych substancji. 

Każda z tych technik ma oczywiście swoje wady i zalety. W przypadku diamentu jest to o tyle wygodne, że procesem rozkładu możemy dosyć efektywnie sterować za pomocą prądu elektrycznego. Czyli mamy takie pokrętło na zasilaczu i tak jak robimy głośniej-ciszej, możemy sobie regulować nim ten proces rozkładu utleniania na elektrodzie diamentowej. To jest bardzo wygodne, bo okazuje się, że to nie jest tak, że zawsze najlepsze będzie danie tego prądu tyle, ile dała fabryka, że mamy duży zasilacz, to podłączmy jeszcze większy i wtedy będzie lepiej. Wcale tak nie jest. Jest tak, że każdy z tych związków ma typowy zakres, w którym jest najlepiej rozkładany. I jeżeli te związki razem współegzystują, to okazuje się, że to napięcie trzeba np. zmieniać, czyli stosować drabinkę tego napięcia, gdzie ono się zwiększa, zmniejsza, włącza, wyłącza. Elektrycy i elektronicy mają najróżniejsze narzędzia, żeby sterować sobie sygnałem elektrycznym. 

No i ten projekt jest m.in. o tym, że mamy elektrody, które rozkładają, ale jednocześnie bardzo dokładnie analizujemy za pomocą różnych sensorów, co się dzieje z tą zupą, jak zaczynamy ją rozkładać. Czy to rzeczywiście się mineralizuje, czyli rozkłada się do substancji podstawowych, które krótko mówiąc, możemy wziąć i wylać do jeziora bez żadnej szkody dla tego jeziora – taka metoda mineralizacji, która jest ostatnim stopniem oczyszczania. Współpracujemy bardzo blisko z naszym zaprzyjaźnionym Wydziałem Inżynierii Lądowej i Środowiska w zakresie tematyki oczyszczania. 

I tutaj kluczowe jest sterowanie tym zasilaniem tak, żeby ten reaktor, który utlenia i rozkłada te związki, w zależności od tego, co jest na jego wejściu – a możemy to częściowo określić, zmierzyć za pomocą różnych prostych metod – w pewnym sensie reagował na to i dopasowywał parametry swojej pracy do tego, żeby efektywnie rozkładać te związki, które się pojawiają na jego wejściu. I o tym m.in. jest ten projekt. W jego ramach powstało urządzenie, które umożliwia pracę na dziesiątkach litrów. Testujemy je aktualnie na ściekach, które zostały uzyskane we współpracy z różnymi okolicznymi oczyszczalniami ścieków, od których dostajemy końcowy produkt, który zawiera jeszcze część różnych mikrozanieczyszczeń, które później są przez nich dodatkowo różnymi metodami albo kumulowane, albo jeszcze podczyszczane. Co wcale nie jest takie proste, bo aktualnie, jeśli chodzi o temat mikrozanieczyszczeń, to jest on podejmowany z punktu widzenia najróżniejszych zakładów oczyszczania, ale nadal ta sprawa nie jest rozwiązana do końca w naszym kraju. Gdzieś tam w mediach oczywiście się przejawiają takie informacje, że to są ważne, niebezpieczne związki, natomiast jeszcze z punktu widzenia ochrony środowiska ten temat jest w naszym kraju rozwijany.

K.G.: No i jak idą u was testy?

R.B.: Jesteśmy zaskoczeni, ale to inteligentne sterowanie, które zostało tam zastosowane, działa efektywnie. Skala tego na tę chwilę to dziesiątki litrów. Docelowo w ramach kolejnego projektu chcielibyśmy to rozwinąć do tego, że można by to wstawić do oczyszczalni ścieków i część z tego testowo podczyszczać.

K.G.: Chciałabym z panem porozmawiać o praktyce badacza, praktyce naukowca w takiej właśnie dziedzinie. Mówił pan o tym, że wysłaliście trochę diamentów do innych zespołów badawczych. Jak się wysyła diamenty? [śmiech]

R.B.: Pocztą. [śmiech]

K.G.: Pocztą, tak po prostu? Koperty bąbelkowe, znaczek i już?

R.B.: Tak jest najprościej. To wtedy nie jest diament, tylko materiał badawczy, półprzewodnik. 

K.G.: No bo jak napiszecie na kopercie „diament”, to przecież kusi, nie? [śmiech]

R.B.: Myślę, że paczka by wtedy nie dotarła do adresata. Przede wszystkim dużą zagadkę miałyby służby celne, bo wiadomo, że obrót diamentami jest jak najbardziej kontrolowany. Oczywiście naukowcy są zwolnieni z podatków. Jeżeli przekazują sobie te próbki na potrzeby badawcze, a nie wprowadzają tego do obrotu, do sprzedaży, to są zwolnieni. Natomiast na pewno rozbudzałoby to wyobraźnię, gdyby było tam napisane „diamenty”. Dlatego my przeważnie piszemy, że to są albo próbki węglowe, albo półprzewodniki, albo po prostu próbki do badania bez używania tego kuszącego słowa „diament”. Aktualnie jeszcze takim dosyć modnym słowem jest „nanowęglowy”. 

K.G.: Jak przebiega współpraca międzynarodowa nad takimi technologiami? Bo wiem, że w Polsce pana zespół jako jedyny zajmuje się półprzewodnikami diamentowymi. A jak to wygląda w innych krajach? Mówił pan, że Japonia jest mocna. Czy to faktycznie jest tak, że się wymieniacie tymi doświadczeniami, czy trochę jednak zazdrośnie strzeżecie, co się udaje uzyskiwać, które granice się udaje przełamać?

R.B.: Japonia jest rzeczywiście bardzo mocno zorientowanym na badania aplikacyjne ośrodkiem. Jest tam przynajmniej dwadzieścia, trzydzieści zespołów diamentowych. Jeśli chodzi o Europę, to bardzo silne są Niemcy i Francja, gdzie też jest prowadzonych bardzo dużo badań wspólnie z przemysłem. Jest jeszcze Wielka Brytania, potem Włosi. Rzeczywiście, Polska z punktu widzenia diamentów jest gdzieś tam w tyle, jesteśmy jedynym zespołem. Plus jeszcze jest jedna maszyna diamentowa w Krakowie w Instytucie Fizyki Jądrowej – pracuje się tam nad detektorami. Ale jeśli chodzi o wzrost półprzewodników diamentowych, to tylko my wytwarzamy materiały półprzewodnikowe. Ich interesuje taki czysty monokryształ. 

Natomiast, jeżeli chodzi o tę współpracę czy też jej brak, to znowu powrócę do tej kulinarnej analogii. Jak dobra gospodyni ma dobry przepis na sernik i wszyscy go uwielbiają, to niekoniecznie chętnie się nim podzieli. Albo powie, że robi tak i tak, na oko. I tak też naukowcy to raportują. Bo w artykule trzeba napisać, jak jest wytworzony ten materiał. Ale tak samo jak wiemy, jak coś gotujemy, że jeżeli zabraknie tam dosłownie jednego niewielkiego dopisanego kroku albo że to trzeba mieszać w lewo, a nie w prawo, co jest detalem, czyli jest podane wszystko oprócz tego jednego elementu, to okazuje się, że jak się miesza w prawo, to nie powstaje, a jak w lewo, to powstaje. Więc jak tego zabraknie, to okazuje się, że na koniec nie mamy tego efektu i to wcale nie jest tak dobre, jak to, co jedliśmy. 

K.G.: Czyli naukowcy trochę ukrywają?

R.B.: Myślę, że to nie jest ukrywanie, to jest wzajemny szacunek do włożonej pracy. To znaczy, jeżeli rozmawiam z kolegą, który syntezuje diamenty np. we Francji, to nie pytam go, jak to jest zrobione, tylko pytam, czy może mi dać jedną próbkę, bo chcielibyśmy ją porównać. Wiem, że on mi ją da i jak będę chciał potem więcej, to też mi da. Wcale nie muszę wiedzieć, jak to jest zrobione. Czyli to jest tak, jak zapraszam na przyjęcie moją ciocię, bo robi dobry sernik, na tej zasadzie. Tak samo jest przyjęte w tej społeczności technologicznej. To znaczy, jeżeli potrzebujemy konkretnego materiału, to raczej prosimy, żeby po prostu wytworzono to na nasze potrzeby. I tutaj jest pełna otwartość. Oczywiście, jeżeli ktoś daje nam taki prezent, to wiadomo, że liczy na jakiś efekt, na to, że my też podzielimy się swoimi próbkami lub że zrobimy razem jakieś ciekawe badanie i będzie z tego ciekawa obserwacja. Ale powiedziałbym, że w większości gros naszych współprac to nie są bezpośrednio zespoły, które zajmują się wzrostem diamentu, tylko to są raczej współprace, które są komplementarne. To znaczy, to jest zespół, który zajmuje się diagnostyką, pomiarem za pomocą jakiejś specyficznej metody, który dla nas jest interesujący. Dla niego jest interesujące, że może zbadać nowy materiał, a dla nas, że uzyskamy informacje. Więc wymieniamy się zestawem doświadczeń. Albo jest to zespół np. biologów, który może to sobie wziąć i np. będzie tego używał jako sensora.

K.G.: A jakbyśmy ustawili się z pespektywy młodej osoby, która rozważa karierę naukową badacza, badaczki np. w takiej branży jak pana – trochę na pograniczu między badaniami podstawowymi a wdrożeniowymi, fajna rzecz, wydaje mi się, że satysfakcjonująca. Ale np. macie tutaj patenty na Politechnice Gdańskiej. Kto ma do tego prawa? Pan? Młodzi badacze? Politechnika jako taka? Czy im się opłaca iść w tę stronę?

R.B.: W naszym kraju chyba niewielu naukowców zarabia na patentach. Oczywiście właścicielem tego patentu jest politechnika, jeżeli to zostało tam wytworzone. Natomiast politechnika oczywiście dzieli się tym z wytwórcą po połowie. Czyli jeżeli czy politechnika, czy wytwórca doprowadzi do tego, że ten patent zostanie czy wylicencjonowany, czy później docelowo może sprzedany, to ten podział pomiędzy twórcami a politechniką się odbywa. Więc jeżeli naukowiec jest na tyle sprawny, że ten patent sprzeda czy wylicencjonuje, to będzie miał z tego konkretny zysk. Natomiast z punktu widzenia wdrażania patentu w naszym kraju to oczywiście, biorąc pod uwagę nasz przemysł high-tech i to, co się dzieje, to nadal wymaga to sporo czasu i rozwoju, a poza tym konkurujemy na bardzo trudnych rynkach. Obok mamy bardzo silne technologiczne centra niemieckie, francuskie, brytyjskie. Hiszpanie i Włosi też się rozpychają. Więc wcale nie mamy tak łatwo, biorąc pod uwagę naszą pozycję plus gigantyczną liczbę produktów sprowadzanych z Azji. 

K.G.: Z Chin?

R.B.: Z różnych krajów. Chiny są oczywiście drugą gospodarką świata, ale jest jeszcze Japonia, Indie. Pojawia się u nas coraz więcej indyjskich produktów i oni też się mocno rozwijają. Oczywiście te kraje mają całkowicie inne pojęcie własności intelektualnej. Są tam te cała prawa patentowe, ale dobrze wiemy, że sporo z tego nie do końca jest rozumiane tak, jak w naszej szerokości geograficznej i w takim układzie europejskim, anglosaskim, gdzie jest bardzo duży szacunek do własności intelektualnej. I to jest rozumiane nie tylko z punktu widzenia litery prawa, ale też takiego szacunku do pracy człowieka. 

K.G.: Na ile możemy jako polska nauka zwojować, jeśli mamy te silne ośrodki – japońskie, niemieckie, francuskie? Kiedy się rozmawia z naukowcami technicznymi, to w zasadzie zawsze te Niemcy, Francja pojawiają się jako mocne ośrodki. To co my tu możemy zrobić, jeśli finansowanie mamy takie, jakie mamy? Ma pan jakąś sprawczość w porównaniu z kolegami, koleżankami?

R.B.: Dlatego my staramy się działać dwutorowo. To znaczy, na ile to możliwe, działamy w obszarze z przedsiębiorcami z naszego kraju. Pojawia się taki trend, że ważne, że mamy swój duży rynek i na ten rynek najpierw by trzeba było patrzeć. Jeżeli przedsiębiorca ma dobre odczucie co do naszego rynku, to jest to najlepszy zaczątek. Ja staram się zwracać uwagę na to, żeby kupować polskie, a nie zagraniczne produkty. I promować też wśród znajomych, że kupiłem coś takiego, co jest robione przez firmę skądś tam.

K.G.: I ten trend dotyczy też takich wysublimowanych technologii?

R.B.: Moim zdaniem tak, bo jesteśmy o wiele bardziej elastyczni. Koszty pracy polskiej firmy nadal są mniejsze niż firmy niemieckiej. 

K.G.: Czyli na masową skalę trudniej, ale takie szyte na miarę, organiczne to co innego.

R.B.: Natomiast od drugiej strony staramy się współpracować z zagranicznymi zespołami i wchodzić w projekty międzynarodowe, gdzie są i polscy, i zagraniczni przedsiębiorcy. I wtedy jak coś powstanie, to będziemy kostką w tym wszystkim. Wtedy nie do końca my odpowiadamy całościowo za produkt, np. jakiś jego element będzie produktem nie polskiej firmy, tylko np. francuskiej, ale mamy świadomość, że gdzieś ten pierwiastek polski będzie tego częścią i jednocześnie będzie to egzystowało.

K.G.: A jak to jest z wdrożeniami? Bo bardzo często uczelnie komunikują różne zespoły badawcze na etapie badań, pewnych planów, może trochę obietnic. Rzadziej słyszę o konkretnych wdrożeniach. I ciekawa jestem, czy jest pan w stanie jakoś opisać ten świat, ile tych fajnych pomysłów przepada w międzyczasie, bo się okazuje, że jednak nie są efektywne albo jakieś tam rozwiązanie technologiczne nie jest możliwe, a ile faktycznie udaje się wdrażać? Bo politechnika jako taka jest uczelnią, która zajmuje się bardziej badaniami aplikacyjnymi, no ale nadal wiemy, że czasami pewne rzeczy mogą nie zadziałać. Więc jak to jest, jaka jest droga od pomysłu do wprowadzenia, do wynalazku? I ile gdzieś tam utyka po drodze?

R.B.: Ja bym powiedział, że tu nie chodzi o utykanie. Raczej o to, że u nas zdecydowanie brak bardzo długofalowego działania. Bo takie twarde, technologiczne rozwiązania nie powstają w trzy lata. To znaczy, jest pomysł i nagle w trzy lata mamy produkt, który można postawić klientowi na półce, i to funkcjonuje. Jest to gotowe urządzenie, sprawdzone. Takie twarde rozwiązanie technologiczne to jest minimum dziesięć, piętnaście lat. Ono przechodzi przez określone etapy, jest testowane. Później jest kolejny etap, gdzie okazuje się, że jednak trzeba troszeczkę inaczej to rozwiązać.

K.G.: Dlaczego to tyle trwa?

R.B.: Z tego względu, że jest to tak skomplikowana technologia. To jest jak z każdym urządzeniem, np. firmy elektroniczne produkujące procesory pracują nad trzecią generacją procesorów, które będą za ileś lat, a jednocześnie sprzedają tę, nad którą pracowały pięć lat temu. A przecież to jest taka technologia, która jest rozwijana nie totalnie rewolucyjnie, tylko jest inkrementacyjna, czyli oni biorą trochę rzeczy, które mają, i dokładają trochę nowych elementów. Daje to bezpieczeństwo i mniejsze ryzyko niepowodzenia. To nie jest totalnie nowe rozwiązanie. Bo jakby tak nagle pojawił się procesor kwantowy, to wiadomo, że miałby tyle różnych problemów w egzystencji w wielkiej skali, że nie ma sensu tego wprowadzać na rynek. Tak samo jest z najróżniejszymi technologiami kwantowymi, dotyczącymi czy utylizacji, czy sensorów. One wymagają dalszego rozwoju. Z punktu widzenia takiego naukowca jak ja i generalnie systemu, który istnieje w naszym kraju, rozwój tego projektu dalej systemowo jest nieopłacalny.

K.G.: Ale jakiego systemu? Systemu nauki?

R.B.: Oceny pracownika. Jeżeli zaczynamy rozwijać rozwiązanie i udoskonalamy szczegóły inżynierskie, dokonujemy jakichś zmian technicznych, to nasze doświadczenie nie jest do tego do końca potrzebne. Tutaj potrzebne jest jakieś centrum technologiczne, które ma doświadczenie produkcyjne, czyli wie, że coś trzeba wytworzyć tak, a nie inaczej, bo tak będzie prościej technologicznie, z jakich komponentów skorzystać.

K.G.: Czyli nie ma otoczenia wspierającego.

R.B.: Ono powstaje. To i tak jest krótki czas od przełomu lat dziewięćdziesiątych. Ale czy taki okres możemy długo liczyć? Moim zdaniem nie, ponieważ tak naprawdę taki rozwój technologiczny w Polsce, gdzie zaczęły istnieć jakieś firmy, to jest dwutysięczny rok. 

K.G.: Mimo tych różnych trudności, jakie ma polska nauka, jest pan tutaj na uczelni, a nie w biznesie. Dlaczego?

R.B.: Dlatego, że lubię robić rzeczy bardzo rewolucyjne. W biznesie musiałbym robić rzeczy, które są na znacznie prostszym poziomie – absolutnie nie ujmując. Może to jest złe słowo – „prosty”. Raczej poziom skomplikowania naukowo-technologicznego. To znaczy, że trudno mi sobie wyobrazić, że mógłbym dyskutować w firmie, że będziemy robić jakieś przemiany molekularne albo prowadzić proces, jak efektywnie zdomieszkować diament. Raczej nas interesuje, że mamy już powierzchnię i np. ją technologizujemy tak, żeby powstał z tego czujnik. To jest jeden etap dalej. Zdecydowanie bardziej interesuje mnie ta działka, która jest jeden krok wcześniej czy która się mocno ociera o badania podstawowe, gdzie badamy bardzo subtelne efekty, których nie obserwował może nawet nikt na świecie. Nigdy tego nie wiemy. Ostatnio było bardzo ciekawe, że na jednej z konferencji zaczęliśmy przy kawie rozmawiać z zespołem z Wielkiej Brytanii i mówimy, że obserwujemy od paru lat taki dziwny efekt, ale do końca w niego nie wierzymy. A oni zaczynają nas dopytywać i mówią: my mamy tak samo, ale też nie byliśmy tego pewni i też nie chcemy tego opublikować, bo nie mamy na to dowodów. Więc dwa niezależne zespoły w dwóch miejscach na świecie, które się nie kontaktowały, mają podobne efekty. I myślę, że takich działań jest dużo. Natomiast wracając do tej współpracy uczelnia-biznes-transfer technologii, to jest to bardzo złożona układanka. Najróżniejsze podejścia od lat były tworzone. Musimy pamiętać, że to, co egzystuje w innych krajach – w Niemczech, Francji, Stanach Zjednoczonych – egzystuje w różnym rozmiarze, ale praktycznie od początku zeszłego wieku. Jak popatrzymy na największe koncerny, to nie są to koncerny, które powstały w latach siedemdziesiątych, osiemdziesiątych, dziewięćdziesiątych, dwutysięcznych. Mówię o twardych technologiach, nie o IT. Bo to są koncerny, które istnieją od I wojny światowej, przed I wojną światową. My niestety nie mamy takich tradycji w naszym kraju. 

K.G.: I to ma taki wpływ?

R.B.: Moim zdaniem gigantyczny. Ponieważ takie wielkie koncerny są w stanie pozwolić sobie na rozwijanie pewnych projektów w ukryciu, które są ryzykowne, ale później rozwiązuje im to bardzo dużo, czy z punktu widzenia zabezpieczenia, poprawy procesu, czy spełnienia jakichś określonych wymagań środowiskowych, które zmieniają się diametralnie. Jak spojrzymy od lat siedemdziesiątych do teraz, to te wymagania nakładane na przemysł bardzo się zmieniły.

K.G.: Ma pan na stronie politechniki zdjęcie z takim napisem „Let’s create something new” – stwórzmy coś nowego. Czyli to pana napędza – innowacja. Otwieranie tych drzwi, których nikt jeszcze nie otwierał. 

R.B.: Ale myślę, że przez pryzmat ludzi. Że jednak takim pozytywnym wyzwaniem jest właśnie to, że to, czego się nauczyłem kiedyś od swoich mentorów, mojego promotora, profesora Kosmowskiego czy doktora Wroczyńskiego, dzięki którym zostałem w tym miejscu, w którym jestem. I to też oni wstępnie tworzyli to środowisko, które później się rozwinęło. Myślę, że chciałbym, żeby któryś z moich pracowników kiedyś też powiedział: zdecydowałem się robić coś nowego, bo spodobało mi się to, co było robione w tej grupie. Nie chodzi personalnie o mnie, raczej o to, co się generalnie dzieje w tym obszarze. Bo moim zdaniem oczywiście fantastyczne jest odkrywanie czegoś nowego, ale chyba jeszcze bardziej interesujące i frapujące jest to, że ktoś zwraca na to uwagę. To znaczy, że odnajduje się, że jest ktoś inny na świecie, kto też jest tym zainteresowany, i zaczyna studiować podobny efekt, który my obserwowaliśmy, i pyta nas o to. Moim zdaniem człowiek jest kluczowy. Każdy z nas pragnie kontaktu z jakimś człowiekiem. Niektórzy w social mediach dodają zdjęcia, że są na wakacjach i mają ileś lajków. To naukowcy mają trochę tak, że pokazują: o, mam taki efekt. I może będzie więcej lajków, na tej zasadzie. [śmiech] My oczywiście tak mocno nie działamy w social mediach, ale ta cała punktoza to tak naprawdę jest takie wielkie social medium. Bo są cytowania – to są tak naprawdę serduszka. [śmiech]

K.G.: Nikt jeszcze nie mówił mi o tym w ten sposób. [śmiech]

R.B.: Moim zdaniem, spłycając to do aspektu ludzkiego, jest to pewnego rodzaju zauważenie przez innego człowieka, czyli docenienie, którego każdy z nas w jakiś sposób poszukuje, żeby mieć motywację.

K.G.: Fajny ma pan zespół?

R.B.: Pewnie. 

K.G.: Zmotywowani?

R.B.: Staram się, jak mogę. [śmiech]

K.G.: Dziękuję bardzo. Profesor Robert Bogdanowicz poświęcił czas dla Radia Naukowego. Ma pan jakiś diamencik przy sobie?

R.B.: Niestety nie. [śmiech]

K.G.: Dziękuję bardzo. [śmiech]
***

Dziękuję serdecznie za wysłuchanie odcinka do końca. Muszę przyznać, że byłam oczarowana pasją profesora Bogdanowicza. Ciekawa jestem, jak wam się słuchało tego odcinka no i jakie macie opinie na temat możliwości, jakie oferują diamenty w elektronice. Dajcie znać koniecznie w komentarzach, jestem przekonana, że wśród was jest też sporo osób, które są zaangażowane w ten temat, być może również profesjonalnie. Napiszcie. To pierwsza z serii rozmów, jakie przygotowaliśmy w ramach współpracy z Politechniką Gdańską. Kolejna odsłona za dwa tygodnie. W odcinku numer sto dziewięćdziesiąt dwa temat będzie nieoczywisty. Polecam już teraz, a tymczasem do usłyszenia.