0:00:01.125,0:00:05.268
当我带着我的新诺基亚手机，[br]迈着轻快的步伐去上高中时，

0:00:05.292,0:00:07.684
我以为它是我[br]老旧粉红公主款对讲机的

0:00:07.708,0:00:10.684
最新最酷的替代品。

0:00:10.708,0:00:14.559
然而现在，我和朋友不论在哪里，

0:00:14.583,0:00:15.851
都可以互相发信息或者对话，

0:00:15.875,0:00:17.143
而不再需要像

0:00:17.167,0:00:19.753
在后院里东奔西跑时[br]那样假装互相对话。

0:00:20.417,0:00:22.143
坦白说，

0:00:22.167,0:00:26.434
在那个时候，我并没有想过太多[br]这些装置是如何制造出来的。

0:00:26.458,0:00:28.809
它们就像在圣诞节的早晨突然出现，

0:00:28.833,0:00:31.667
所以也许是被圣诞老人[br]手工店的小精灵做出来的。

0:00:32.875,0:00:35.018
我想问你们一个问题。

0:00:35.042,0:00:38.208
你们认为谁是真正[br]制造这些设备的小精灵？

0:00:39.333,0:00:41.476
如果我问一些我认识的人，

0:00:41.500,0:00:45.143
他们会说是硅谷里面那些[br]穿着连帽衫编辑代码

0:00:45.167,0:00:47.234
的软件工程师。

0:00:47.833,0:00:49.768
但是在这些设备进行[br]任何代码编辑前，

0:00:49.792,0:00:52.101
它们已经经过了大量的准备工作。

0:00:52.125,0:00:55.643
这些设备的诞生是从原子级别开始的。

0:00:55.667,0:00:57.351
所以如果你问我这个问题，

0:00:57.375,0:00:59.958
我会说，那些真正[br]的小精灵是化学家们。

0:01:00.875,0:01:03.125
是的，我说的是化学家们。

0:01:04.000,0:01:08.184
化学是电子通讯技术的幕后英雄。

0:01:08.208,0:01:10.976
我今天的目的就是说服你们

0:01:11.000,0:01:12.250
赞同我的观点。

0:01:13.667,0:01:15.559
让我们从简单一点的开始，

0:01:15.583,0:01:20.018
从内部来看看[br]这些令人痴迷的设备。

0:01:20.042,0:01:22.059
因为没有化学，

0:01:22.083,0:01:25.976
我们所喜爱的这个信息高速公路，

0:01:26.000,0:01:29.292
将会只是一个非常昂贵的、[br]闪亮的压纸器。

0:01:30.708,0:01:33.250
化学使每一层材料能够发挥作用。

0:01:34.167,0:01:36.351
让我们从显示层开始。

0:01:36.375,0:01:38.934
你们认为我们是如何得到这些

0:01:38.958,0:01:41.143
令人爱不释手的明亮生动的颜色的？

0:01:41.167,0:01:42.434
事实上，

0:01:42.458,0:01:45.268
嵌入在显示层中的有机聚合物，

0:01:45.292,0:01:49.476
能够把电流变成我们在图片中看到的

0:01:49.500,0:01:51.500
令人赏心悦目的蓝色、红色和绿色。

0:01:52.750,0:01:54.976
那么电池层呢？

0:01:55.000,0:01:57.309
目前有一些密集的研究。

0:01:57.333,0:02:01.184
我们如何将传统电池的化学原理

0:02:01.208,0:02:04.601
与新兴的、高表面积电极相结合，

0:02:04.625,0:02:08.268
使得我们能够将更多的电荷[br]放进一个更小的空间，

0:02:08.292,0:02:10.643
这样当我们自拍时，

0:02:10.667,0:02:12.351
设备可以续航一整天，

0:02:12.375,0:02:14.309
不必再去给电池重新充电，

0:02:14.333,0:02:16.583
或者在一个插座附近坐着。

0:02:18.125,0:02:21.643
再看看把这些全都[br]紧紧固定在一起的粘合剂，

0:02:21.667,0:02:24.518
它经得起我们的频繁使用吗？

0:02:24.542,0:02:26.518
毕竟，作为千禧一代，

0:02:26.542,0:02:30.476
我不得不每天[br]把手机拿出来检查 200 次，

0:02:30.500,0:02:33.333
并且在这个过程中摔了两到三次。

0:02:36.042,0:02:38.226
但是什么才是[br]这些设备真正的大脑？

0:02:38.250,0:02:42.059
为什么我们对它们爱不释手？

0:02:42.083,0:02:45.334
这些都和电子组件，

0:02:45.334,0:02:48.643
以及围绕在一个印刷电路板[br]周围的电子线路有关。

0:02:48.667,0:02:51.184
或者也许你更喜欢生物学隐喻——

0:02:51.208,0:02:53.417
你应该听说过的，主板。

0:02:55.000,0:02:58.309
围绕印刷电路板，[br]并没有太多真正的讨论。

0:02:58.333,0:03:00.559
坦白讲，我不知道这是为什么。

0:03:00.583,0:03:02.809
可能是因为它是最不吸引人的一层，

0:03:02.833,0:03:06.518
并且它隐藏在其它所有[br]设计流畅的应用层下面。

0:03:06.542,0:03:09.875
但是现在是时候给予这[br]名不见经传的一层

0:03:09.875,0:03:13.643
超人般的赞誉了。

0:03:13.667,0:03:16.184
所以我想问你们一个问题。

0:03:16.208,0:03:18.563
你们认为什么是印刷电路板？

0:03:19.500,0:03:21.601
考虑用隐喻的方式。

0:03:21.625,0:03:23.851
想想你居住的城市。

0:03:23.875,0:03:27.184
你知道所有的景点，然后你想去：

0:03:27.208,0:03:30.101
你家里，你工作单位，餐厅，

0:03:30.125,0:03:32.375
以及每个街区的星巴克。

0:03:33.208,0:03:36.458
所以我们修了[br]将它们都连接起来的路。

0:03:37.833,0:03:40.351
这就是印刷电路板。

0:03:40.375,0:03:43.143
除了那些类似餐厅的东西，

0:03:43.167,0:03:46.934
我们在芯片上用晶体管，

0:03:46.958,0:03:48.268
电容器，电阻器替代了它们，

0:03:48.292,0:03:50.768
所有这些电子元件，

0:03:50.792,0:03:53.976
都需要可以相互通话的方式。

0:03:54.000,0:03:55.750
那么我们的道路呢？

0:03:56.667,0:03:59.417
我们造了微小的铜线。

0:04:00.667,0:04:01.934
所以下一个问题是，

0:04:01.958,0:04:04.226
我们如何制造这些微小铜线？

0:04:04.250,0:04:05.893
它们非常的小。

0:04:05.917,0:04:08.393
可不可能，我们走进一家硬件商店，

0:04:08.417,0:04:10.393
拿一轴铜线，

0:04:10.417,0:04:13.393
再用那些钢丝钳，一点线缆，

0:04:13.417,0:04:16.792
把它们组装起来，然后，砰——[br]我们就有了印刷线路板吗？

0:04:18.000,0:04:19.268
没门。

0:04:19.292,0:04:21.726
我们需要的铜线是非常微小的。

0:04:21.750,0:04:25.375
所以我们不得不[br]依靠我们的朋友：化学。

0:04:26.708,0:04:29.809
化学工艺使制造这些微小铜线

0:04:29.833,0:04:31.851
看起来似乎非常简单。

0:04:31.875,0:04:33.643
我们从一个带正电的铜球的

0:04:33.667,0:04:37.059
溶液开始。

0:04:37.083,0:04:41.518
然后我们加入一个[br]绝缘的印刷电路板。

0:04:41.542,0:04:44.934
同时我们通过往混合液里加入甲醛

0:04:44.958,0:04:46.726
给带正电的球体里

0:04:46.750,0:04:49.143
提供带负电的电子。

0:04:49.167,0:04:50.934
你可能还记得甲醛是什么。

0:04:50.958,0:04:52.726
非常独特的气味，

0:04:52.750,0:04:56.059
用来在生物课上保存青蛙。

0:04:56.083,0:04:58.851
是的，事实证明它可以用来[br]做更多的事情。

0:04:58.875,0:05:00.934
并且这是制造这些微小铜线的

0:05:00.958,0:05:03.208
关键部分。

0:05:04.208,0:05:07.559
于是，这些甲醛上[br]的电子有了内驱力。

0:05:07.583,0:05:11.375
它们想跳上这些带正电的铜球。

0:05:12.500,0:05:16.768
这些都是因为一个叫[br]氧化还原的过程。

0:05:16.792,0:05:18.059
当这个反应发生的时候，

0:05:18.083,0:05:21.768
我们可以将这些带正电的铜球

0:05:21.792,0:05:24.226
变成明亮的，

0:05:24.250,0:05:28.684
闪光的，金属的，有传导性的铜。

0:05:28.708,0:05:30.934
一旦我们有了带传导性的铜，

0:05:30.958,0:05:32.434
就相当于我们已经[br]在用天然气做饭了。

0:05:32.458,0:05:34.768
那么，我们能够使所有电子元件

0:05:34.792,0:05:36.059
互相之间进行交流了。

0:05:36.083,0:05:38.500
所以再次谢谢化学。

0:05:39.625,0:05:41.226
让我们来想想，

0:05:41.250,0:05:44.458
思考一下有了化学以后[br]我们走了多远。

0:05:45.583,0:05:48.268
很明显，在电子通讯领域，

0:05:48.292,0:05:49.976
尺寸非常重要。

0:05:50.000,0:05:53.434
所以让我们思考一下[br]如何才能缩小设备的尺寸，

0:05:53.458,0:05:57.018
这样我们可以从[br]90 年代的大哥大，

0:05:57.042,0:05:58.893
过渡到一种更加流畅的，

0:05:58.917,0:06:01.934
就像今天我们可以[br]装进口袋里的手机。

0:06:01.958,0:06:03.476
尽管，现实一点：

0:06:03.500,0:06:07.351
很显然没有东西可以[br]装进女士裤子的口袋里，

0:06:07.375,0:06:10.351
如果你可以找到一对有口袋的裤子。

0:06:10.375,0:06:11.393
（笑声）

0:06:11.417,0:06:14.542
并且我也不认为化学[br]可以帮我们解决这个问题。

0:06:16.833,0:06:20.059
但是比让实际设备[br]缩小尺寸更重要的是，

0:06:20.083,0:06:22.476
我们如何使内部的电路

0:06:22.500,0:06:24.434
缩小 100 倍，

0:06:24.458,0:06:27.851
以便使电路从微米尺寸

0:06:27.875,0:06:29.833
直接缩小到纳米尺寸？

0:06:30.833,0:06:32.101
因为，我们面对的是，

0:06:32.125,0:06:35.726
现在我们需要更强大，更快的手机，

0:06:35.750,0:06:39.917
而更强大和更快意味着[br]需要更多的电路。

0:06:41.333,0:06:43.018
那么我们如何做到这一点？

0:06:43.042,0:06:46.768
并不是说我们拥有某些[br]有魔力的电磁收缩射线，

0:06:46.792,0:06:49.851
就像韦恩·萨林斯基教授在[br]“亲爱的，我把孩子们缩小了”里面

0:06:49.875,0:06:51.226
用来缩小他的孩子们的机器。

0:06:51.250,0:06:52.542
当然，他不是故意的。

0:06:53.792,0:06:55.042
我们可以用他的机器吗？

0:06:55.958,0:06:57.726
事实上，在该领域内，

0:06:57.750,0:07:00.476
有一个过程和那个非常类似。

0:07:00.500,0:07:03.393
它的名字叫光刻法。

0:07:03.417,0:07:06.768
在光刻法里，我们使用电磁辐射，

0:07:06.792,0:07:08.768
或者，我们更倾向于叫光，

0:07:08.792,0:07:11.434
我们用它来缩小电路的一些部分，

0:07:11.458,0:07:15.125
这样我们可以在一个非常小的[br]空间里塞进更多的电路。

0:07:17.583,0:07:19.167
那么，这是如何运作的呢？

0:07:20.000,0:07:21.934
我们从一个有一层

0:07:21.958,0:07:24.893
感光膜覆盖的基底开始。

0:07:24.917,0:07:28.476
然后我们用一张膜把它盖住，

0:07:28.500,0:07:30.059
膜上面有一些

0:07:30.083,0:07:33.893
用来定制手机功能的[br]细线和特性的图案。

0:07:33.917,0:07:37.643
接着我们让基底暴露在[br]一束明亮的光下，

0:07:37.667,0:07:40.958
在表面上留下一个阴影的图案。

0:07:41.875,0:07:44.809
任何光透过的地方，

0:07:44.833,0:07:48.101
都将会引起一个化学反应。

0:07:48.125,0:07:52.684
并且会将图案的图像烙进基底里。

0:07:52.708,0:07:54.809
所以你可能想问一个问题，

0:07:54.833,0:07:56.768
我们如何从一个烧出来的图像

0:07:56.792,0:07:59.851
得到干净的线条和特征？

0:07:59.875,0:08:02.476
要实现这个目的，[br]我们必须使用一种

0:08:02.500,0:08:04.101
叫显影剂的化学溶液。

0:08:04.125,0:08:06.143
这种显影剂比较特别。

0:08:06.167,0:08:09.726
它的作用是将没有曝光的区域

0:08:09.750,0:08:11.684
有选择性的去除掉，

0:08:11.708,0:08:14.643
留下干净的线条和特征，

0:08:14.667,0:08:17.250
让我们的小型设备正常工作。

0:08:18.417,0:08:22.101
所以，现在我们已经使用[br]化学打造出了我们的设备，

0:08:22.125,0:08:25.476
也用它缩小了我们的设备。

0:08:25.500,0:08:28.684
所以我可能已经说服了你们，[br]化学才是真正的英雄，

0:08:28.708,0:08:30.167
那我们就可以到这里结束了。

0:08:30.701,0:08:31.851
（掌声）

0:08:31.875,0:08:33.393
等一下，还没有。

0:08:33.417,0:08:35.018
没这么快。

0:08:35.042,0:08:36.893
因为我们都是人类。

0:08:36.917,0:08:39.518
作为一个人类，我总是想要更多。

0:08:39.542,0:08:42.226
所以现在我想思考如何使用化学

0:08:42.250,0:08:45.210
从一个设备中提取出更多的东西。

0:08:45.833,0:08:49.809
现在，我们知道了我们想造 5G，

0:08:49.833,0:08:52.625
或者说承诺的第五代无线技术。

0:08:53.458,0:08:55.559
你应该已经在商业领域听说过，

0:08:55.583,0:08:57.625
5G 已经开始出现了。

0:08:58.708,0:09:00.684
或者你们中的一些人也许已经在

0:09:00.708,0:09:02.875
2018 年冬奥会体验过了。

0:09:03.875,0:09:06.226
5G 最使我兴奋的是，

0:09:06.250,0:09:09.934
当我迟到了，冲出家门去赶飞机，

0:09:09.958,0:09:13.101
我可以用 40 秒[br]下载电影到我的手机上，

0:09:13.125,0:09:14.792
而不是 40 分钟。

0:09:16.000,0:09:17.809
但是一旦 5G 真的来了，

0:09:17.833,0:09:20.101
比起我们可以[br]放多少部电影在手机里，

0:09:20.125,0:09:21.458
它实际上有更深远的意义。

0:09:22.458,0:09:25.458
那么问题来了，[br]为什么真正的 5G 还没来？

0:09:26.375,0:09:28.351
我想与你们分享一个小秘密。

0:09:28.375,0:09:30.851
这个问题很好回答。

0:09:30.875,0:09:32.708
只是因为太难了。

0:09:33.833,0:09:36.684
想想看，如果你用[br]那些传统的材料和铜

0:09:36.708,0:09:38.601
来制造 5G 设备，

0:09:38.625,0:09:41.625
信号并不能到达它的终点。

0:09:43.833,0:09:48.351
传统上，我们用非常粗糙的绝缘层

0:09:48.375,0:09:50.893
来使铜线发挥作用。

0:09:50.917,0:09:52.976
想象一下尼龙搭扣。

0:09:53.000,0:09:57.000
是粗糙度让两片东西能相互粘牢。

0:09:58.208,0:10:00.433
如果你想要一个设备，[br]它的续航的时间

0:10:00.433,0:10:01.976
比你把它从盒子里拿出来，

0:10:02.000,0:10:04.018
并开始安装所有[br]的应用程序要长的话，

0:10:04.042,0:10:06.090
这一点就非常重要。

0:10:07.250,0:10:09.167
但是这种粗糙度引起了一个问题。

0:10:09.958,0:10:13.393
在 5G 的高速下，

0:10:13.417,0:10:17.184
信号不得不靠近粗糙面传输。

0:10:17.208,0:10:21.000
那么在到达终点前它就会损失殆尽。

0:10:22.292,0:10:24.018
想象一个山脉，

0:10:24.042,0:10:27.518
环绕着一条错综复杂的道路系统，

0:10:27.542,0:10:30.268
你试图到达山的那一边。

0:10:30.292,0:10:31.559
那么你们同不同意，

0:10:31.583,0:10:34.976
跟挖一条笔直的隧道，

0:10:35.000,0:10:37.059
直接穿过山脉相比，

0:10:37.083,0:10:39.726
翻山越岭

0:10:39.750,0:10:42.143
要花上很长时间，

0:10:42.167,0:10:44.601
而且还可能会迷路？

0:10:44.625,0:10:47.309
这就是 5G 设备所面临的问题。

0:10:47.333,0:10:49.684
如果我们可以去掉这个粗糙面，

0:10:49.708,0:10:51.559
就可以让 5G 信号

0:10:51.583,0:10:53.601
笔直穿过媒介而不受干扰。

0:10:53.625,0:10:54.875
听起来不错，是吧？

0:10:55.792,0:10:56.819
但是等一下。

0:10:56.819,0:10:58.919
我有没有告诉你们，[br]我们需要那个粗糙面

0:10:58.919,0:11:00.846
来保持设备相互连接？

0:11:00.846,0:11:03.756
如果我们去掉了这部分，[br]就无法将铜固定在

0:11:03.756,0:11:06.334
下面的基底上。

0:11:07.583,0:11:10.434
想象用乐高积木搭建一个房子，

0:11:10.458,0:11:14.684
相比于光滑的积木块，

0:11:14.708,0:11:17.351
乐高积木的所有边边角角[br]都是嵌合在一起的。

0:11:17.375,0:11:20.684
当两岁的小孩闯进客厅，

0:11:20.708,0:11:23.559
试图扮演哥斯拉，[br]并且把所有东西都拆掉，

0:11:23.583,0:11:26.187
这两个中哪一个的结构[br]会更稳固呢？

0:11:27.375,0:11:29.583
但是如果我们[br]在光滑的积木块上用胶水呢？

0:11:31.125,0:11:33.851
这就是行业目前在等待的东西。

0:11:33.875,0:11:36.976
他们在等化学家们为某些铜线设计出

0:11:37.000,0:11:39.518
增加了固有粘着力的

0:11:39.542,0:11:41.583
新的、光滑的表面。

0:11:42.457,0:11:43.934
当我们解决了这个问题——

0:11:43.958,0:11:45.643
我们一定会解决这个问题——

0:11:45.667,0:11:47.893
然后我们会跟物理学家[br]和工程师一起合作，

0:11:47.917,0:11:51.101
解决 5G 的所有挑战，

0:11:51.125,0:11:54.601
然后应用程序的数量[br]就会呈爆发性增长。

0:11:54.625,0:11:57.518
是的，我们将会有像[br]自动驾驶汽车一样的应用，

0:11:57.542,0:12:01.184
因为现在我们的数据网络[br]可以应对这个速度，

0:12:01.208,0:12:04.643
并且信息的数量也[br]需要使它达到这个速度。

0:12:04.667,0:12:07.518
但是，再让我们来想象一下。

0:12:07.542,0:12:11.684
比如，我和一个对花生[br]过敏的朋友走进一家餐厅,

0:12:11.708,0:12:13.476
拿出我的手机，

0:12:13.500,0:12:14.851
对着食物晃一下，

0:12:14.875,0:12:17.059
然后让食物来帮助我们

0:12:17.083,0:12:20.309
回答一个非常重要的问题——

0:12:20.333,0:12:23.042
这个食物是致命的还是安全的？

0:12:23.875,0:12:26.851
或者我们的设备能够

0:12:26.875,0:12:29.893
非常好的处理这些信息，

0:12:29.917,0:12:32.893
这样它们就成为了我们的个人助理，

0:12:32.917,0:12:36.184
能够了解对于我们[br]燃烧卡路里最有效的方式。

0:12:36.208,0:12:37.518
我知道到了十一月，

0:12:37.542,0:12:40.309
当我试图减掉一部分[br]因为怀孕长胖的体重，

0:12:40.333,0:12:43.208
我会很高兴有一个设备[br]可以告诉我该怎么做。

0:12:44.542,0:12:46.976
除了说，化学真的太酷了，

0:12:47.000,0:12:49.143
我不知道还有什么别的方式[br]来形容它的神奇。

0:12:49.167,0:12:53.018
它使这些所有[br]的电子设备成为了可能。

0:12:53.042,0:12:57.018
所以下一次当你发信息[br]或者自拍的时候，

0:12:57.042,0:12:59.559
想一想所有努力工作的原子，

0:12:59.583,0:13:01.958
和在它们之前的革新。

0:13:03.000,0:13:04.268
谁知道呢，

0:13:04.292,0:13:06.601
也许你们当中的一些人，

0:13:06.625,0:13:08.684
甚至通过移动设备，

0:13:08.708,0:13:11.143
也会决定要协助[br]电子设备真正的英雄，

0:13:11.167,0:13:12.476
化学队长，

0:13:12.500,0:13:16.309
贡献自己的一份力量。

0:13:16.333,0:13:17.934
谢谢大家的聆听，

0:13:17.958,0:13:19.559
谢谢化学。

0:13:19.583,0:13:22.833
（鼓掌）