Cómo funcionan realmente los teléfonos inteligentes

¿Alguna vez se ha preguntado cómo funciona su teléfono inteligente? Viaje al nivel atómico con la científica Cathy Mulzer, que revela cómo casi todos los componentes de nuestros dispositivos de alta potencia existen gracias a los químicos, y no a los emprendedores de Silicon Valley que vienen a la mente de la mayoría de las personas. Como ella dice: "La química es la heroína de las comunicaciones electrónicas".

Cuando salí al instituto
con mi nuevo teléfono Nokia,

pensé que acababa de tener
el nuevo y mejor reemplazo

para mi viejo 'walkie-talkie'
rosado con forma de princesa.

Excepto que ahora, mis amigos y yo
podíamos enviarnos mensajes o hablar

donde fuera que estuviéramos,

en lugar de fingir

cuando estábamos corriendo
por los patios traseros del otro.

Ahora, seré honesta.

En aquel entonces, no pensaba mucho
en cómo se hicieron estos dispositivos.

Solían aparecer en la mañana de Navidad,

quizás los hicieron los elfos
en el taller de Santa.

Permítanme hacerles una pregunta.

¿Quiénes creen que son los verdaderos
elfos que hacen estos dispositivos?

Si le pregunto a mucha gente que conozco,

diría que ingenieros de software que usan
sudaderas con capucha en Silicon Valley,

pirateando el código.

Pero mucho tiene que pasar

antes de que los dispositivos estén listos
para cualquier tipo de código.

Estos dispositivos comienzan
en el nivel atómico.

Entonces si me preguntan,

los verdaderos elfos son los químicos.

Así es, dije los químicos.

La química es la heroína
de las comunicaciones electrónicas.

Y mi objetivo hoy es convencerlos

para que estén de acuerdo conmigo

Bien, comencemos simple;

echen un vistazo dentro de estos
dispositivos increíblemente adictivos.

Porque sin química,

lo qué es una autopista
de la información que amamos

sería un pisapapeles brillante y muy caro.

La química permite todas estas capas.

Comencemos en la pantalla.

¿Cómo creen que obtenemos
esos colores vivos y brillantes

que amamos tanto?

Bueno, se los diré.

Hay polímeros orgánicos incrustados
dentro de la pantalla,

que puede tomar electricidad
y convertirla en el azul, rojo y verde

que disfrutamos en nuestras fotos.

¿Qué pasa si nos movemos hacia la batería?

Actualmente hay una intensa investigación.

¿Cómo tomamos los principios químicos
de las baterías tradicionales

y los emparejamos con electrodos
nuevos de alta superficie,

para que podamos almacenar
más carga en un espacio más pequeño,

para poder alimentar
nuestros dispositivos todo el día,

mientras nos hacemos selfis

sin tener que recargar nuestras baterías

o sentarnos atados a un enchufe?

¿Y qué si vamos a los adhesivos
que lo unen todo

para que puedan soportar
nuestro uso frecuente?

Después de todo, como un milenia,

tengo que sacar mi teléfono al menos
200 veces al día para revisarlo,

y en el proceso,
lo suelto dos o tres veces.

Pero ¿cuáles son los cerebros
de estos dispositivos?

¿Qué los hace trabajar de la forma
en que lo amamos tanto?

Bueno, eso tiene que ver
con componentes eléctricos y circuitos.

que están atados
a una placa de circuito impreso.

O tal vez prefieren
una metáfora biológica:

la placa base, es posible que
hayan oído hablar de eso.

Ahora, de la placa de circuito impreso
realmente no se habla mucho.

Y voy a ser sincera, no sé por qué es eso.

Quizás es porque es la capa menos sexy

y está oculta debajo de todas esas
otras capas de aspecto elegante.

Pero es hora de finalmente
dar esta capa de Clark Kent

el elogio digno de Superman que merece.

Y entonces les hago una pregunta.

¿qué creen que es
una placa de circuito impreso?

Bueno, piensen en una metáfora.

Piensen en la ciudad en la que viven.

Tiene todos esos puntos de interés
a los que desean llegar:

su casa, su trabajo, restaurantes,

un par de Starbucks en cada cuadra.

Entonces construimos caminos
que los conectan a todos.

Eso es lo que es
una placa de circuito impreso.

Excepto que, en lugar de tener cosas
como restaurantes,

tenemos transistores en chips,

condensadores, resistencias,

todos estos componentes eléctricos

que necesitan encontrar
una manera de hablar entre ellos.

¿Y cuáles son nuestros caminos?

Bueno, construimos
pequeños cables de cobre.

La siguiente pregunta es:

¿Cómo hacemos estos
pequeños cables de cobre?

Son realmente pequeños.

¿Podría ser que fuéramos a la ferretería,

tomáramos un carrete de alambre de cobre,

unos cortadores de alambre,
un pequeño clip,

ver todo y luego, bam, ¿tenemos
nuestra placa de circuito impresa?

De ninguna manera.

Estos cables son
demasiado pequeños para eso.

Entonces tenemos que confiar
en nuestra amiga: la química.

El proceso químico para hacer
estos pequeños cables de cobre

es aparentemente simple.

Comenzamos con una solución.

de esferas de cobre con carga positiva.

Luego le agregamos una placa
de circuito impreso aislante.

Y alimentamos esas esferas
cargadas positivamente

con electrones cargados negativamente

agregando formaldehído a la mezcla.

Quizás recuerden el formaldehído.

Olor muy distintivo

utilizado para preservar
ranas en la clase de biología.

Bueno, resulta que puede hacer
mucho más que eso.

Es un componente realmente clave

para hacer estos pequeños cables de cobre.

Los electrones en formaldehído
tienen una unidad.

Quieren saltar a esas
esferas de cobre cargadas positivamente.

Y todo eso se debe a un proceso
conocido como química redox.

Y cuando eso pasa,

podemos tomar estas esferas de cobre
cargadas positivamente

y convertirlas en brillantes

pulidos metales conductores.

Y una vez que tenemos cobre conductor,

ahora estamos cocinando con gas.

Y podemos tenemos todos
los componentes eléctricos

para hablar unos con otros.

Así que gracias
una vez más a la química.

Y pensemos

y piensen en lo lejos que
hemos llegado con la química.

Claramente,
en comunicaciones electrónicas,

el tamaño importa.

Así que pensemos en cómo
podemos reducir nuestros dispositivos,

para que podamos pasar de nuestro
teléfono celular Zack Morris de los 90

a algo un poco más elegante,

como los teléfonos de hoy que
caben en nuestros bolsillos.

Aunque, seamos realistas aquí:

absolutamente nada cabe en
los bolsillos de los pantalones de mujer,

si puedes encontrar
un par de pantalones con bolsillos.

(Risas)

Y no creo que la química
nos pueda ayudar con ese problema.

Pero más importante
que reducir el dispositivo real,

¿cómo encogemos
los circuitos dentro de él

y reducirlos 100 veces,

para que podamos tomar
los circuitos de la escala de micras

todo el camino
hasta la escala nanométrica?

Porque, seamos sinceros,

en este momento, todos queremos
teléfonos más potentes y rápidos.

Bueno, más potencia y más rapidez
requieren más circuitos.

Entonces, ¿cómo hacemos esto?

No es que tengamos un rayo mágico
electromagnético retráctil,

como el que el profesor Wayne Szalinski
usó en "Cariño, encogí a los niños"

para encoger a sus hijos.

Por accidente, por supuesto.

¿Lo haríamos?

Bueno, en realidad, en el campo,

hay un proceso
que es bastante similar a eso.

Y su nombre es fotolitografía.

En fotolitografía,
tomamos radiación electromagnética,

o lo que tendemos a llamar luz,

y la usamos para reducir
algunos de esos circuitos,

para que podamos meter más
en un espacio realmente pequeño.

Ahora, ¿cómo funciona esto?

Bueno, comenzamos con un sustrato

que tiene una película sensible a la luz.

Luego lo cubrimos con una máscara
que tiene un patrón encima

de líneas finas y características

que harán que el teléfono funcione
de la manera que queremos.

Luego exponemos una luz brillante y la
hacemos brillar a través de esta máscara,

que crea una sombra
de ese patrón en la superficie.

Ahora, en cualquier lugar donde
la luz pueda atravesar la máscara,

va a causar una reacción química.

Y eso va a quemar la imagen
de ese patrón en el sustrato.

La pregunta que es probable
que se estén haciendo es:

¿cómo pasamos de una imagen quemada

a limpiar líneas finas y características?

Y para eso, tenemos
que usar una solución química

llamada el desarrollador.

Ahora el desarrollador es especial.

Lo que puede hacer es tomar
todas las áreas no expuestas

y eliminarlas selectivamente,

dejando líneas y rasgos finos y limpios,

y hacer que nuestros
dispositivos miniaturizados funcionen.

Hemos usado química ahora
para construir nuestros dispositivos,

y la hemos usado
para reducir nuestros dispositivos.

Quizá los he convencido
de que la química es la verdadera heroína,

y podríamos deajrlo allí.

(Aplausos)

Esperen, no hemos terminado.

No tan rapido.

Porque todos somos humanos.

Y como humana, siempre quiero más.

Y ahora quiero pensar
en cómo usar la química

para extraer más de un dispositivo.

En este momento, nos dicen
que queremos algo llamado 5G,

o la prometida quinta generación
de tecnología inalámbrica.

Ahora, es posible
que hayan oído hablar de 5G

en comerciales que comienzan a aparecer.

O tal vez algunos de Uds.
lo experimentaron

en los Juegos Olímpicos de invierno 2018.

Lo que más me entusiasma de 5G

es que, cuando voy tarde, salgo
corriendo de la casa para tomar un avión,

puedo descargar películas
en mi dispositivo en 40 segundos

en lugar de 40 minutos.

Pero cuando el verdadero 5G esté aquí,

van a ser mucho más que cuántas películas

podemos poner en nuestro dispositivo.

La pregunta es, ¿por qué
el verdadero 5G no está aquí?

Y les contaré un pequeño secreto.

Es bastante fácil de responder.

Es simplemente difícil de hacer.

Ya ven, si usan esos
materiales tradicionales y cobre

para construir dispositivos 5G,

la señal no puede llegar
a su destino final.

Tradicionalmente, utilizamos
capas aislantes muy rugosas

para apoyar los alambres de cobre.

Piensen en los cierres de velcro.

Es la aspereza de las dos piezas
lo que las une.

Eso es muy importante
si quieren tener un dispositivo

que va a durar más

de lo que lleva sacarlo de la caja

y comenzar a instalar
todas sus aplicaciones en él.

Pero esta aspereza causa un problema.

Ya ves, a altas velocidades para 5G

la señal tiene que viajar
cerca de esa aspereza.

Y hace que se pierda
antes de llegar a su destino final.

Piensen en una cadena montañosa.

Y tienen un complejo sistema
de caminos que lo recorren,

e intentan llegar al otro lado.

¿No están de acuerdo conmigo

que probablemente llevaría mucho tiempo,

y probablemente uno se perdería,

si tuviera que subir y bajar
todas las montañas,

a diferencia de si uno acaba
de perforar un túnel plano

que podría pasar directamente?

Bueno, es lo mismo
en nuestros dispositivos 5G.

Si pudiéramos eliminar esta aspereza,

entonces podríamos enviar la señal 5G

directamente sin interrupciones.

Suena bastante bien, ¿verdad?

Pero esperen.

¿no les acabo de decir que
necesitábamos esa aspereza

para mantener el dispositivo unido?

Y si la quitamos, estamos
en una situación donde ahora el cobre

no se va a quedar
con ese sustrato subyacente.

Piensen en construir
una casa de bloques de Lego,

con todos los rincones y grietas
que se unen,

a diferencia de los bloques
de construcción lisos.

¿Cuál de los dos tendrá
más integridad estructural

cuando el niño de dos años
llega terrorífico a la sala de estar,

tratando de jugar Godzilla
y derribar todo?

¿Pero qué pasa si ponemos pegamento
en esos bloques lisos?

Y eso es lo que
la industria está esperando.

Están esperando que los químicos
diseñen nuevas superficies lisas

con mayor adhesión inherente

para algunos de esos alambres de cobre.

Y cuando resolvamos este problema,

y resolveremos el problema

y trabajaremos con físicos e ingenieros

para resolver todos los desafíos de 5G,

bueno, entonces el número
de aplicaciones se disparará.

Así que sí, tendremos cosas
como autos sin conductor,

porque entonces nuestras redes de datos
pueden manejar las velocidades

y la cantidad de información
requerida para que funcione.

Pero empecemos a usar la imaginación.

Me imagino yendo a un restaurante
con un amigo que tiene alergia al maní,

sacando mi teléfono

agitándolo sobre la comida

y que la comida nos diga

una respuesta realmente
importante a una pregunta

¿moratl o seguro de consumir?

O tal vez nuestros dispositivos
se volverán tan buenos

al procesar información sobre nosotros,

que se convertirán en
nuestros entrenadores personales.

Y sabrán la forma más eficiente
para quemar calorías.

Sé que viene noviembre

cuando intento quemar algunas
de estas libras del embarazo,

Me encantaría un dispositivo
que me dijera cómo hacerlo.

Realmente no conozco
otra forma de decirlo,

excepto que la química
es simplemente genial.

Y habilita todos estos
dispositivos electrónicos.

Entonces, la próxima vez que envíen
un mensaje de texto o se tomen una selfi

piensen en todos esos átomos
que están trabajando duro

y la innovación que les precedió.

Quién sabe,

tal vez incluso algunos de Uds.
que escuchan esta charla,

tal vez incluso su dispositivo móvil,

decidirá que Ud. también
quiere jugar al compinche

al Capitán Química,

el verdadero héroe
de los dispositivos electrónicos.

Gracias por su atención,

y gracias quimica.

(Aplausos)