A tegnap holnapjának a megálmodója

Walter Houser Brattain születésének száztizedik évfordulóján.

Napjaink felnövekvő generációi el sem tudják képzelni életüket a műholdtévé, CD lemezjátszó, mobiltelefon, nagyképernyős televízió, nagysebességű számítógép, sétálómagnó és a fogyasztói elektronika ezernyi kütyüje nélkül. Számukra a két emberöltővel ezelőtti kor, amikor még ezeket a berendezéseket vagy nem ismerték, vagy csak kezdetleges formájukban léteztek, a történelmi múlt homályába vész, akárcsak a honfoglalás, Róma viaskodása Karthágóval vagy Leonidász király önfeláldozása hadseregével együtt a perzsák ellen vívott thermopüllei ütközetben.  Ritkán gondolunk arra, hogy a ma megalapozásában olykor csak néhányan vettek részt, az elektronika esetében azok, akik megalkották azt az eszközt ? a tranzisztort ? amely a fentiekben említett valamennyi berendezés alapja. Jelenleg már körömnyi felületen csaknem egymillió ilyen áramköri elem összezsúfolható, bár születése idején cipőkrémes doboznyi volt a mérete. Viszont a beavatottak már akkor is tudták, hogy hamarosan borsónyivá zsugorodik, majd ennél sokszorosan parányibb lesz. Viszont ahhoz, hogy beinduljon ez a viharos fejlődés, arra meg kellett találni azt az elvet, hogy atomi szinten játszódjanak le azok a folyamatok, amelyhez a múlt század negyvenes éveiben még ujjnyi méretű légritkított elektroncsövek kellettek. A csoda bekövetkeztéhez három amerikai tudós, John Bardeen, William Shockley és Walter Houser Brattain járult hozzá a legnagyobb mértékben.

A száztíz évvel ezelőtt, a kínai Amoyban 1902. február 10.-én amerikai szülők gyermekeként világra jött Walter Houser Brattain gyermekkorát az Oregon állambeli Springfieldben, és szülei farmján töltötte. Fizikai és matematikai tanulmányait a szomszédos, Washington állambeli Walla Walla Whitman College-ben folytatta, majd 1926-ban szerezte meg a mesteri fokozatot a minnesotai egyetemen, ahol 1929-ben doktorált. Közben két éven át a fővárosban a Szabványügyi Hivatalban a rádió osztály alkalmazottja volt.  Itt került kapcsolatba azokkal a kérdésekkel, amelyek egész későbbi pályafutását meghatározták. Ez a kor a rádió tömeges elterjedésének az időszaka volt, épp ekkor szabadalmaztatták a kisméretű autórádiót, amely azóta is töretlen karriert futott be. Az otthoni készülékekkel ellentétben itt elsőrendű fontosságú volt a parányítás, valamint a nagy áramfelvételű elektroncsövek helyettesítése sokkal kisebb fogyasztású áramköri elemmel.  Ez a kor a kvantumfizika nagy időszaka, sorban osztják ki a fizikai Nobel-díjakat az atomnál kisebb részecskék tulajdonságainak vizsgálatáért. Ekkor még kevesen sejtik, hogy mekkora lehetőségeket rejtenek ezek a kutatások. Brattain az elsők között ismeri fel a fejlődés irányát. Komoly kísérletek ebben az időben a new yersey-i Bell Laboratóriumokban folytak, így aztán az ifjú tudós, doktorátusának megszerzése után, e nevezetes intézmény munkatársa lesz.  Kezdetben a volfrám felületi tulajdonságait kutatja, majd a rézoxid, később a szilícium köti le a figyelmét.

A múlt század harmincas éveiben már nyilvánvalóvá vált, hogy az anyagok belseje eltérő villamos tulajdonságokat mutat, mint a felülete, ezzel kialakult a határrétegek fizikája. Emellett a félvezető tulajdonságoknak is egyre nagyobb figyelmet szentelnek. Azt már korábban is tudták, hogy egyes, eredetileg szigetelőként viselkedő anyagok külső fény hatására vezetővé válnak. A huszadik század legendás tudósa, Albert Einstein épp e jelenség magyarázatáért kapta meg 1921-ben a Nobel-díjat. Az viszont újdonság volt, hogy külső villamos tér is befolyásolhatja a vezetőképességet, sőt, az anyag felszínén is létrehozhatók olyan határrétegek, amelyek szigetelőként, de más körülmények között nagyon jó vezetőként viselkednek.  Brattain fő érdeme, hogy kideríti a rézoxid, valamint a szilícium félvezető tulajdonságainak több elemét. Közben 1936-ban a laboratórium munkatársa lesz William Shockley, aki hamarosan bebizonyítja rátermettségét: kideríti, hogy külső villamos tér hatására megváltozik a félvezető állapot. Forradalmi felismerésével olyannyira megelőzi korát, hogy csupán a tranzisztortechnika második hullámában, a térvezérlésű áramköri elemeknél használják fel.  Ma már kideríthetetlen, hogy e kettős meg tudta-e volna alkotni a tranzisztort a negyvenes évek elején, Brattaint ugyanis kutatásai más irányba terelték: 1939-től a tengeralattjárók mágneses felderítésén dolgozott a new-yorki Columbia Egyetemen. Váltása teljes mértékben érthető: a második világháború alatt százszámra hemzsegtek a német tengeralattjárók az amerikai partok közelében, így az ország biztonsága szempontjából e tevékenysége felbecsülhetetlen értékű volt.  A harcok elültével visszatért előbbi munkahelyére, ahol Shockley kutatásvezetőként már előrehaladott kísérleteket folytatott a félvezetők terén. Hamarosan megérkezett az erősítés John Bardeen személyében, akit Brattain öccse ajánlott be nekik, mivel a princetoni egyetemen Wigner Jenő tanítványaikként szoros barátságba kerültek egymással. Ezzel összeállt a nagy hármas. Kétévi munka után 1947. december 17-én mutatták be a Brattain-Bardeen páros által szerkesztett tűs tranzisztort. A megnevezés onnan eredt, hogy a Bardeen által javasolt germánium egykristály lapocskába Brattain által megadott módon erős áramimpulzussal hegesztették a tűszerű arany elektródot. A heg közelében kialakult az a határréteg, amely az új elem működését biztosította. Eszközüket fél évvel később, 1948. július 1.-én szabadalmaztatták. Enyhén szólva nem arattak vele sikert: az ormótlan szerkezet háromszor nagyobb volt egy elektroncsőnél, azt viszont csak a beavatottak tudták, hogy milyen lehetőségeket rejt. Viszont azt is el kell mondani, hogy William Shockley felismerése kellett ahhoz, hogy inkább rétegtranzisztort kellene előállítani, germánium helyett pedig a szilíciumra építeni. Annál is inkább, mivel ez utóbbi elem kvarchomok formájában korlátlan mennyiségben hozzáférhető, a szó szoros értelmében az utcán hever.

A tranzisztor kifejlesztését követően Walter Brattain 1952-ben a Harvard Egyetemre távozott, majd egykori alma materében, a Whitman College-ben fejtett ki tevékenységet. Közben a műszakiak kidolgozták a tranzisztor parányításának a módszereit. Az áttörés 1954-ben következett be, amikor megjelent a karácsonyi piacra a Regency táskarádió. Utoljára ekkora őrület a nejlonharisnya bemutatásakor volt: a vevők egymás kezéből tépték ki az új csodát, csaknem két évbe telt mire a felfokozott igényeket sikerült kielégíteni. Ami a tudományos körök számára a kezdettől nyilvánvaló volt, az egyszeriben az egész világ közvéleményét megmozgatta: korszakalkotó találmány született. Ennek megfelelően aligha csodálható, hogy a tranzisztorért a három tudós, köztük Walter Houser Brattain 1956. december 10-én ? Alfred Nobel halálának napján ? átvehette a svéd király kezéből a már régen kiérdemelt fizikai Nobel-díjat.

Walter Houser Brattain sikerekben gazdag életét követően, nyolcvanöt éves korában, 1987. október 13.-án Seattle-ben szenderült végső nyugalomra. Szerencsés élete volt: egy olyan korban született, amelyben az emberek még a rádiót sem ismerték, az ő tevékenységének köszönhetően is akkor távozott, amikor az égen műholdak keringtek és mindazokat a berendezéseket ismerték, amelyek mai mindennapi életünket meghatározzák.

                                                                                                                      

     

    

 

MINDEN VÉLEMÉNY SZÁMÍT!

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.

A következő HTML tag-ek és tulajdonságok használata engedélyezett: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>