Quando iniziai il liceo con il mio nuovo telefono Nokia,
pensavo di avere il nuovissimo e più bel rimpiazzo
del mio vecchio walkie-talkie rosa da principessa.
Però, ora io e i miei amici potevamo mandarci messaggini o parlarci
ovunque fossimo,
invece di fare finta,
quando scorrazzavamo tra i nostri giardini.
Ora, sarò onesta.
Al tempo, non pensavo molto a come erano fatti questi dispositivi.
Apparivano il giorno di Natale,
forse li facevano gli elfi nel laboratorio di Babbo Natale.
Ho una domanda per voi.
Chi credete siano i veri elfi che creano questi dispositivi?
Se lo chiedessi a molte persone che conosco,
direbbero che sono gli ingegneri in felpa della Silicon Valley
che lavorano alla programmazione.
Ma questi dispositivi richiedono molto lavoro
prima che siano pronti per qualsiasi programma.
Questi dispositivi cominciano a livello atomico.
Se lo chiedete a me,
i chimici sono i veri folletti.
Esatto, ho detto l chimici,
La chimica è la vera eroina delle comunicazioni elettroniche.
E il mio scopo oggi è quello di convincervi
ad essere d'accordo con me.
Ok, partiamo da qualcosa di semplice,
e guardiamo dentro a questi dispositivi che creano così tanta dipendenza.
Perché senza la chimica,
la superstrada delle informazioni che tanto amiamo
sarebbe soltanto uno scintillante e costoso fermacarte.
La chimica fa funzionare tutti questi strati.
Iniziamo dallo schermo.
Come credete che si ottengano quei colori così vividi e brillanti
che amiamo così tanto?
Beh, ve lo dico io.
All'interno dello schermo ci sono polimeri organici
che trasformano l'elettricità nei colori blu, rosso e verde
che ci piace vedere nelle nostre foto.
E se passassimo alla batteria?
Qui sì che c'è una bella ricerca.
Come prendere i principi chimici delle batterie tradizionali
e metterli insieme ai nuovi elettrodi di superficie,
così da includere più carica in uno spazio più piccolo,
per poter dare energia ai dispositivi tutto il giorno,
mentre ci facciamo i selfie,
senza dover ricaricare le batterie
o star seduti attaccati a una presa elettrica?
E se parlassimo degli adesivi che tengono tutto insieme,
così che possono resistere all'uso frequente che ne facciamo?
Dopotutto, da millennial,
devo tirar fuori il mio telefono almeno 200 volte al giorno per controllarlo,
e nel farlo, lo faccio cadere due o tre volte.
Ma quali sono i veri cervelli di questi dispositivi?
Cosa li fa funzionare nel modo che ci piace così tanto?
Beh, questo ha a che fare con i componenti elettrici e i circuiti
che sono stampati nella scheda elettronica.
O forse preferite una metafora biologica--
la scheda madre, forse ne avete sentito parlare.
Invece, non si parla molto del circuito stampato.
E sinceramente, non so perché.
Forse perché è lo strato meno sexy
ed è nascosto sotto tutti gli altri bellissimi strati.
Ma è arrivato il momento di dare a questo componente Clark Kent
il merito da Superman che si merita.
E quindi vi faccio una domanda.
Che cosa pensate sia il circuito stampato?
Prendete una metafora.
Pensate alla città in cui vivete.
Ci sono tutti questi luoghi di interesse che volete raggiungere:
casa vostra, dove lavorate, i ristoranti,
un paio di Starbucks in ogni isolato.
E così costruiamo strade che li connettono tutti.
Ecco cosa è il circuito stampato.
Solo che, invece di avere cose come ristoranti,
abbiamo transistor sopra dei chip,
condensatori, resistenze,
tutti questi componenti elettrici
che devono trovare il modo di comunicare fra di loro.
E quali sono le nostre strade?
Costruiamo dei piccolissimi cavi di rame.
La domanda successiva è,
come facciamo questi piccoli cavi di rame?
Sono davvero piccoli.
Andiamo dal ferramenta,
prendiamo una bobina di filo di rame,
una tronchesina, tagliamo un po',
cuciamo tutto insieme e poi, sbam! Abbiamo il nostro circuito stampato?
Assolutamente no.
Questi cavi sono troppo piccoli per farlo.
Così, dobbiamo affidarci alla nostra amica: la chimica.
Ora, il processo chimico per creare questi piccolissimi cavi in rame
è apparentemente semplice.
Iniziamo con una soluzione
di sfere di rame a carica positiva.
Poi aggiungiamo un circuito stampato isolato.
E alimentiamo le sfere di carica positiva
con degli elettroni di carica negativa
aggiungendo formaldeide alla miscela.
Vi ricordate la formaldeide.
Dall'odore tipico,
usato per conservare le rane nelle lezioni di biologia.
Sembra che possa fare molto più di quello.
Ed è un vero componente chiave
nella produzione dei cavi di rame sottili.
Gli elettroni sulla formaldeide hanno un istinto.
Vogliono passare alle sfere in rame caricate positivamente.
E tutto a causa di un processo chiamato ossidoriduzione.
E quando questo avviene,
possiamo prendere queste sfere di rame a carica positiva
e trasformarle in brillante
lucente, rame metallico e conduttivo.
E una volta ottenuto rame conduttivo,
siamo a un buon punto.
E facciamo comunicare quei componenti elettrici
fra di loro.
Quindi, di nuovo grazie alla chimica.
Fermiamoci un momento
a pensare quanto siamo arrivati lontano con la chimica.
Chiaramente, nelle comunicazioni elettroniche,
la dimensione conta.
Quindi, pensiamo a come possiamo rimpicciolire i nostri dispositivi,
così da poter passare dal cellulare Zack Morris degli anni 90
a qualcosa di più elegante,
come i telefoni di oggi che possono stare in una tasca.
Siamo realistici però:
niente può veramente entrare nelle tasche dei pantaloni da donna,
se si riesce a trovare un paio di pantaloni con le tasche.
(Risate)
E non credo che la chimica possa aiutarci con questo problema.
Ma più che rimpicciolire il dispositivo,
è come rimpiccioliamo il circuito al suo interno
e rimpicciolirlo di 100 volte,
così da portare il circuito da micrometri
fino ai nanometri?
Perché, diciamolo,
ora, ciò che vogliamo sono telefoni più potenti e più veloci.
Per maggiore potenza e velocità occorre più circuiteria.
Quindi, come lo facciamo?
Non abbiamo il raggio magico elettromagnetico che rimpicciolisce,
come il Prof. Wayne Szalinski in "Tesoro mi si sono ristretti i ragazzi"
per rimpicciolire i suoi bambini.
Per sbaglio ovviamente.
Oppure lo abbiamo?
Beh, in realtà, in questo campo,
c'è una procedimento che è molto simile a quello.
E si chiama fotolitografia.
Nella fotolitografia, prendiamo la radiazione elettromagnetica,
o quello che noi chiamiamo luce,
e la usiamo per rimpicciolire parte del circuito,
così che potremmo inserirne di più in uno spazio veramente piccolo.
Ora, come funziona?
Iniziamo da un substrato
con una pellicola sensibile alla luce.
Poi lo copriamo con una maschera sulle quali sono diesegnate
linee sottili e le caratteristiche
che faranno funzionare il telefono nel modo in cui vogliamo.
Poi lo esponiamo a luce intensa che facciamo passare dalla maschera
e questo crea un'ombra di disegno sulla superficie.
Da qualsiasi punto la luce passi attraverso la maschera,
causerà una reazione chimica.
E brucerà l'immagine dello schema sul substrato.
La domanda che vi state forse chiedendo è:
come si passa da un'immagine impressa
alle linee sottili e pulite e alle caratteristiche?
E per questo, dobbiamo usare una soluzione chimica
chiamata sviluppatore.
Ora, lo sviluppatore è speciale.
Può prendere tutte le aree non esposte
e rimuoverle in modo selettivo,
lasciando delle linee sottili pulite e le caratteristiche
e far funzionare il nostro dispositivo miniaturizzato.
Quindi, abbiamo usato la chimica per costruire i dispositivi
e l'abbiamo usata per rimpicciolirli.
Quindi forse vi ho convinto che la chimica è la vera eroina
e che potremmo anche finirla qui.
(Applausi)
Un momento, non abbiamo finito.
Non così presto.
Perché siamo tutti essere umani.
E come essere umano, voglio di più.
E così ora voglio pensare a come usare la chimica
per ottenere ancora di più dal dispositivo.
Ora ci viene detto che quello che vogliamo è qualcosa che si chiama 5G,
o la promessa quinta generazione wireless.
Ora, potreste aver sentito del 5G
nelle pubblicità che cominciano a uscire,
O forse qualcuno di voi l'ha già usata
durante le olimpiadi invernali del 2018.
Quello che mi entusiasma di più del 5G
è che, quando sono in ritardo, uscendo di corsa di casa per prendere un volo,
posso scaricare dei film sul dispositivo in 40 secondi
invece di 40 minuti.
Ma una volta che avremo il vero 5G,
sarà molto di più dello scaricare quanti più film
possiamo mettere sul dispositivo.
Quindi la domanda è, perché non abbiamo ancora il 5G?
E vi dirò un piccolo segreto.
La risposta è piuttosto facile.
È molto difficile da fare.
Vedete, se usate i materiali tradizionali e il rame
per costruire dispositivi 5G,
il segnale non riuscirà a raggiungere la sua destinazione.
Nel metodo tradizionale, usiamo degli strati isolanti molto ruvidi
per supportare i fili di rame.
Pensate alle chiusure di velcro.
È la ruvidità dei due pezzi che li fa stare insieme.
Questo è molto importante se volete avere un dispositivo
che duri più a lungo
di quanto ci vuole a scartarlo
e a installarci tutte le applicazioni.
Ma questa ruvidità causa un problema.
Vedete, alla velocità per il 5G
il segnale deve viaggiare vicino a quella ruvidità.
E questo fa si che si perda prima di raggiungere la sua destinazione finale.
Pensate ad una catena montuosa.
Con un sistema complesso di strade che vanno su e giù
e voi cercate di arrivare dall'altra parte.
Non credete anche voi
che probabilmente ci vorrà tantissimo tempo
e che probabilmente vi perderete,
se doveste andare su e giù per tutte le montagne,
invece di scavare un tunnel piatto
che può andarci direttamente attraverso?
È la stessa cosa con i dispositivi 5G.
Se potessimo rimuovere questa ruvidità,
allora potremmo mandare il segnale 5G
direttamente senza interruzioni.
Sembra bello vero?
Ma, un attimo.
Non ho detto che abbiamo bisogno della ruvidità
per tenere insieme il dispositivo?
E se lo rimuovessimo, il rame
non si attaccherebbe più al substrato sottostante.
Pensate a costruire una casa con pezzi di Lego,
con i recessi e fessure che si attaccano insieme,
invece di mattoncini lisci.
Quale dei due avrà più integrità strutturale
quando un bambino di due anni ci passerà vicino muovendosi velocemente,
facendo finta di essere Godzilla e buttando giù tutto?
Ma se mettessimo della colla su quei mattoncini lisci?
Ed è questo che l'industria sta aspettando.
Aspetta che i chimici progettino delle superfici nuove e lisce
con maggiore adesione intrinseca
per alcuni di questi cavi di rame
E quando risolveremo il problema,
e lo risolveremo,
e lavoreremo con i fisici e gli ingegneri
per risolvere tutte le sfide del 5G,
allora il numero di applicazioni andrà alle stelle.
Quindi, sì, avremmo cose come auto che guidano da sole,
perché le nostre reti di dati potranno gestire la velocità
e la quantità di informazione necessaria per farle funzionare.
Ma cominciamo a usare l'immaginazione.
Immaginiamo di andare al ristorante con un amico che è allergico alle noccioline,
prendere il telefono,
muoverlo sopra il cibo
e farci dare dal cibo
una risposta veramente importante a una domanda--
mortale o sicuro da mangiare?
O forse i dispositivi saranno così bravi
a processare le informazioni su di noi,
da diventare come i nostri personal trainer.
E conosceranno il modo più efficiente per farci bruciare le calorie.
So che a Novembre,
quando proverò a perdere un po' del peso della gravidanza,
mi piacerebbe avere un dispositivo che mi dica come farlo.
Non so come altro dirlo,
tranne che la chimica è forte.
E fa funzionare tutti questi dispositivi elettronici.
Quindi, la prossima volta che mandate un sms o vi fate un selfie,
pensate a tutti gli atomi che stanno lavorando sodo
e le innovazioni che ci sono state prima di loro.
Chissà,
forse alcuni di voi che state ascoltando,
forse anche dai vostri cellulari,
decideranno che anche voi vorrete fare da spalla
a Capitan Chimica,
la vera eroina dei dispositivi elettronici.
Grazie per la vostra attenzione
e grazie alla chimica.
(Applausi)