-
Title:
Így működnek valójában a mobilok
-
Description:
Elgondolkodtak valaha azon, hogyan működnek az okostelefonjaik? Vegyenek részt egy, az atomi szintre vezető utazásban a tudós Cathy Mulzerrel, aki megmutatja, hogy nagy teljesítményű készülékük szinte minden eleme a kémiának köszönhetően létezik – és nem a szilícium-völgybeli vállalkozóknak, akikre legtöbben gondolnak. "A kémia az elektronikus kommunikáció hőse", állítja Cathy Mulzer.
-
Speaker:
Cathly Mulzer
-
Amikor az új Nokiámmal
kisasszéztam a gimiből,
-
arra gondoltam, ez a régi,
rózsaszín, hercegnős
-
walkie-talkie-m új, legmenőbb utódja.
-
Azzal a különbséggel, hogy bárhol jártunk
is, beszélni tudtunk a barátaimmal,
-
és írni egymásnak ahelyett,
-
hogy tettettük volna,
-
mint mikor gyerekként körbe-körbe
rohangáltunk egymás hátsó udvarában.
-
Nos, őszinte leszek.
-
Akkoriban nem gondolkodtam rajta,
hogyan készültek ezek az eszközök.
-
Általában karácsony reggel tűntek fel,
-
így lehet, hogy a manók gyártották
őket a Télapó műhelyében.
-
Hadd kérdezzek valamit:
¶
-
mit gondolnak, kik valójában a manók,
akik e készülékeket gyártják?
-
Sok ismerősöm, ha őket kérdezem,
azt feleli:
-
kapucnis pulcsis,
kódfarigcsáló szoftvermérnökök
-
a Szilícium-völgyben.
-
Ám sok minden történik e készülékekkel,
-
mielőtt bármiféle kóddal
kapcsolatba kerülnének.
-
A történetük atomi szinten indul.
-
Ha engem kérdeznek,
-
a kémikusok az igazi manók.
-
Igen, így van, kémikusokat mondtam.
-
A kémia az elektronikus kommunikáció hőse.
-
A célom, hogy erről ma
-
önöket is meggyőzzem.
-
Kezdjük valami egyszerűvel,
¶
-
és nézzünk bele e hihetetlenül erős
függőséget okozó eszköz belsejébe.
-
Kémia nélkül ugyanis
-
az az információs szupersztráda,
amiért úgy odavagyunk,
-
nem lenne több, mint egy drága,
csillogó papírnehezék.
-
A többletet a kémia adja hozzá.
-
Kezdjük a kijelzővel.
-
Önök szerint mitől lesznek
ezek a szép, élénk színek,
-
amiket mind annyira imádunk?
-
Nos, elárulom.
-
A kijelzőbe ágyazott műanyagtól,
-
amely áramot felvéve kék, piros
és zöld színeket hoz létre,
-
melyeket élvezhetünk a képeinken.
-
Mi a helyzet az akkumulátorral?
¶
-
Nos, nagy erővel folynak a kutatások.
-
Hogyan párosíthatnánk a hagyományos
elemek kémiai működési alapelveit
-
új, nagy fajlagos felületű elektródákkal,
-
hogy így több töltést zsúfolhassunk
kisebb helyre, amely garantálja
-
készülékeink egész
napos töltöttségét anélkül,
-
hogy töltenünk kellene az akksit
-
vagy a konnektor foglyai lennénk,
-
miközben szelfiket lövünk?
-
Aztán itt van a ragasztó,
ami összetartja a készüléket,
¶
-
hogy bírja az állandó használatot.
-
Végül is, az Y-generáció tagjaként,
-
legalább kétszázszor kell elővegyem
a mobilomat naponta, hogy ránézzek,
-
s közben két-háromszor el is ejtem.
-
De mi a mobilok igazi agya?
¶
-
Mitől működnek úgy, hogy imádjuk őket?
-
Nos, elektronikai alkatrészektől
és áramköröktől,
-
amelyek mind egy
nyomtatott áramköri (NYÁK) lapra,
-
vagy ha jobban tetszik:
-
alaplapra vannak bekötve.
-
Na most, a NYÁK lapról
nem szokott sok szó esni.
-
Őszinte leszek: fogalmam sincs, miért nem.
-
Talán, mert ez a legkevésbé szexi
alkotóelem,
-
amely az összes, szintén csillivilli
alkotóelem alatt rejtőzik.
-
Ám itt az idő, hogy ez a Clark
Kenthez hasonló elem megkapja
-
a jól megérdemelt,
szuperhősnek kijáró dicséretet.
-
Felteszek hát egy kérdést.
¶
-
Mit gondolnak, mi a NYÁK lap?
-
Vegyünk egy hasonlatot!
-
Képzeljék el a várost, amiben élnek.
-
Vannak helyek, ahova el akarnak jutni:
-
az otthonuk, a munkahelyük, éttermek,
-
háztömbönként pár Starbucks.
-
Utakat építünk, hogy összekössük ezeket.
-
Ez a NYÁK lap.
-
Kivéve, hogy itt éttermek helyett
-
áramkörök találhatóak tranzisztorokkal,
-
kondenzátorokkal,
-
ellenállásokkal, mindenféle
elektronikai elemekkel,
-
melyeknek kapcsolatokra van szükségük,
hogy beszélhessenek egymással.
-
Mik tehát ezek a kapcsolatok?
-
Vékony rézszálak.
-
-
hogyan készülnek e vékony rézszálak?
-
Tényleg nagyon aprók.
-
Lehet, hogy bemegyünk a barkácsboltba,
-
fogunk egy tekercs rézdrótot,
-
egy kábelvágót, egy kis csitt-csatt,
-
feldaraboljuk, aztán, bumm,
megvan a nyomtatott áramkörünk?
-
Természetesen nem.
-
Ezek a rézszálak túl kicsik az ilyesmihez.
-
Így csak barátunkra,
a kémiára számíthatunk.
-
Látszólag egyszerű az a kémiai folyamat,
¶
-
mellyel e vékony
rézvezetékeket előállítják.
-
Pozitív töltésű rézgolyókat tartalmazó
-
oldattal kezdjük.
-
Hozzáadunk egy szigetelő
nyomtatott áramkört.
-
A pozitív töltésű rézgolyókat
-
negatív töltésű elektronokkal
tápláljuk úgy,
-
hogy formaldehidet adagolunk az elegyhez.
-
Biztos emlékeznek a formaldehidre.
-
Igazán jellegzetes szag,
-
a bioszórán békákat tartósítottunk benne.
-
Nos, kiderült, ennél többre is alkalmas.
-
Tényleg kulcsfontosságú szerepet tölt be
-
e vékony rézhuzalok készítésekor.
-
Látják, az elektronokat hajtja valami
a formaldehiden.
-
Rá akarnak ugrani a pozitív
töltésű rézgolyókra.
-
Mindez a redoxi folyamat miatt van így.
-
Mikor ez bekövetkezik,
-
vehetjük e pozitív töltésű rézgolyókat,
-
s átalakíthatjuk őket fényes,
-
csillogó, fémes és vezetőképes rézzé.
-
Amint van vezetőképes rezünk,
-
el is értük, amit akartunk.
-
Elérhetjük, hogy ezek
az elektronikai komponensek
-
kommunikáljanak egymással.
-
Köszi még egyszer, kémia.
-
Most pedig gondoljuk át,
¶
-
milyen messzire jutottunk
a kémia segítségével.
-
Az elektronikus kommunikációban
-
egyértelműen számít a méret.
-
Gondoljuk át, mi kell hozzá,
hogy a készülékünket
-
az 1990-es Zack Morris-féle mobilból
-
valami karcsúbbá alakítsuk,
-
mint a mai, zsebben is elférő mobilok.
-
Bár, ha a tényeknél maradunk,
-
a nők nadrágzsebében semmi nem fér el,
-
már ha találunk olyan
nadrágot, aminek van zsebe.
-
-
Szerintem ezen a kémia sem tud segíteni.
¶
-
Úgy hiszem, a készülék méretének
csökkentésénél fontosabb az,
-
hogyan csökkentjük
az áramköreinek méretét,
-
százszor kisebbre,
-
hogy így az áramkör
többé ne mikrométerben,
-
hanem nanométerben legyen mérhető.
-
Mert, nézzünk szembe vele,
-
ma semmi mást nem akarunk,
csak erősebb és gyorsabb telefonokat.
-
Nos, több erő és gyorsaság
több áramkört igényel.
-
Hogyan tudjuk ezt megcsinálni?
¶
-
Nincs mágikus, elektromágneses
zsugorító gépünk, mint amilyennel
-
Szalinski professzor a "Drágám,
a kölykök összementek!"-ben
-
lekicsinyítette a gyerekeit.
¶
-
Természetesen véletlenül.
-
Vagy mégis van ilyesmink?
-
Nos, valójában a szakmában
létezik egy,
-
a filmbelihez igen hasonlatos folyamat.
-
Úgy hívják, fotolitográfia.
-
A fotolitográfiában
elektromágneses sugárzást,
-
vagy ahogy mi hívjuk: fényt
-
használunk pár áramkör lekicsinyítésére,
-
hogy igazán kis helyre tudjunk
belőlük még többet bezsúfolni.
-
-
Egy olyan alaplemezzel kezdjük,
-
amelyen fényérzékeny filmréteg található.
-
Maszkot alakítunk ki rajta,
melynek tetején finom vonalak
-
és alakzatok mintázata látható,
-
ezek működtetik majd a telefont
úgy, ahogy mi szeretnénk.
-
Éles fénynek tesszük ki, mely
ezen a maszkon átvilágítva
-
a felületre vetíti a mintázat árnyékát.
-
Ahol a fény átjut a maszkon,
-
ott kémiai reakció megy végbe.
-
Az pedig a mintázatot beégeti a lemezbe.
-
Valószínűleg most azt kérdik,
¶
-
hogyan jutunk el egy beégetett képtől
-
tiszta vonalakhoz és alakzatokhoz?
-
Újból egy kémiai megoldáshoz nyúlunk,
-
az előhívószerhez.
-
Az előhívószer különleges anyag.
-
Fogja a fénynek nem kitett területeket,
-
eltávolítja azokat,
-
így tiszta, finom vonalakat
és alakzatokat hagy maga után,
-
és lehetővé teszi miniatürizált
készülékünk működését.
-
Most is a kémiát használtuk
a telefonunk megalkotásában,
¶
-
s akkor is erre támaszkodtunk,
mikor a méretet csökkentettük.
-
Talán már meggyőztem önöket,
hogy az igazi hős a kémia,
-
s itt akár be is fejezhetnénk.
-
-
Álljunk csak meg, még nem végeztünk.
¶
-
Ne ilyen gyorsan.
-
Emberek vagyunk.
-
Én pedig emberként mindig többet akarok.
-
Most azt akarom átgondolni,
-
a kémia hogyan hozhatna ki
még többet egy készülékből.
-
Mostanában az úgynevezett 5G-t,
¶
-
a beígért vezeték nélküli net
ötödik generációját akarjuk.
-
Hirdetésekben talán
már hallottak az 5G-ről,
-
hogy kezd megjelenni.
-
Talán páran már próbálták is
-
a 2018-as téli olimpián.
-
Amiért engem igazán lázba hoz az 5G,
-
hogy mikor késésben vagyok, rohanok
otthonról, hogy elérjem a gépem,
-
a készülékemre 40 másodperc
alatt tudok filmet letölteni
-
a korábbi 40 perccel ellentétben.
-
Amint az igazi 5G megérkezik,
-
sokkal többet jelent majd,
-
mint hogy hány filmet
tudunk a mobilunkra tenni.
-
A kérdés az, miért nincs
még itt az igazi 5G.
¶
-
Elárulok önöknek egy kis titkot.
-
A válasz elég könnyű:
-
Mert egyszerűen nehéz megcsinálni.
-
Tudják, ha olyan hagyományos
anyagokat használunk
-
az 5G-s készülékek építéséhez,
-
mint a réz, a jel képtelen célba érni.
-
Hagyományosan igen érdes felületű
szigetelő rétegeket alkalmazunk,
¶
-
hogy a rézszálakat rögzítsük.
-
Gondoljanak a tépőzárra.
-
A két fél azért tapad össze,
mert a felületek érdesek.
-
Ez meglehetősen fontos,
ha az után is használnánk
-
a készüléket, mint hogy
-
kikapjuk a dobozából,
-
és elkezdünk rá appokat telepíteni.
-
Ám ez az érdesség problémát is jelent.
-
Tudják, az 5G sebességével
¶
-
a jelnek el kell haladnia
az érdes felület közelében,
-
ami miatt a jel elveszik,
mielőtt célba érne.
-
Képzeljenek el egy hegyláncot
-
bonyolult, összevissza
kanyargó úthálózattal,
-
amin megpróbálnak átjutni a túloldalra.
-
Egyetértenek abban,
-
hogy valószínűleg soká tartana,
-
és valószínűleg el is tévednének,
-
ha fel-le kell menniük ahelyett,
-
hogy egyszerűen csak
fúrnának egy alagutat,
-
amelyen egyenesen átmehetnek?
-
Nos, az 5G-s mobillal ugyanez a helyzet.
-
Ha megszabadulhatnánk az érdességtől,
-
az 5G jel egyenesen,
-
zavartalanul haladhatna.
-
Jól hangzik, nem?
-
-
Nem említettem,
hogy ez az érdesség azért kell,
-
hogy ne essen szét a mobil?
-
Ha pedig megszüntetjük, az eredmény:
-
a réz nem tapad rá az alaplemezre.
-
Képzeljenek el egy legóházat,
-
azzal a rengeteg szöglettel és
réssel, amelyek összeilleszkednek,
-
szemben az építőkockák simaságával.
-
Melyik szerkezet fog jobban ellenállni,
-
ha egy két éves kisgyerek,
Godzillát utánozva
-
átviharzik a szobán, s mindent felborogat?
-
És ha összeragasztjuk
a sima építőkockákat?
-
Nos, az iparág erre vár.
-
Arra vár, hogy a kémikusok
alkossanak néhány új,
-
nagyobb adhéziós erővel bíró felületet
-
ezekhez a rézhuzalokhoz.
-
Ha ezt a problémát megoldjuk,
¶
-
és meg fogjuk oldani,
-
fizikusokkal és mérnökökkel karöltve
-
küzdjük le az 5G jelentette kihívásokat,
-
nos, akkor az alkalmazások
száma az egekbe szökne.
-
Ó, igen, lesznek önvezető autóink,
-
mert az adathálózataink
képesek lesznek kezelni
-
azt a sebességet és információhalmazt,
amely a működésükhöz szükséges.
-
Használjuk a fantáziánkat!
-
El tudom képzelni, hogy bemegyek egy
étterembe egy mogyoróallergiás baráttal,
-
előveszem a mobilomat,
-
elhúzom az étel fölött,
-
s az étel maga ad
-
igen fontos választ a kérdésünkre:
-
biztonságos vagy halálos-e elfogyasztani?
-
Vagy lehet, hogy olyan jók
lesznek a készülékeink
-
az adataink feldolgozásában,
-
hogy olyanok lehetnek,
mint a személyi edzőink.
-
Tudni fogják, hogyan égethetünk
kalóriát a leghatékonyabban.
-
Tudom, hogy novemberben,
-
amikor próbálok pár, a terhesség
alatt felszedett kilótól megszabadulni,
-
imádnék egy készüléket,
ami megmondja, hogyan.
-
Nincs rá jobb szó, hogy elmondjam:
¶
-
a kémia egyszerűen menő.
-
Általa létezhetnek mindezek
az elektronikus készülékek.
-
Így ha legközelebb üzenetet
küldenek vagy lőnek egy szelfit,
-
jusson eszükbe az a sok,
keményen dolgozó atom,
-
és az újítások,
amelyek ezt lehetővé tették.
-
Ki tudja,
-
talán önök közül páran,
akik ezt az előadást hallgatják,
-
talán épp a mobiljukon, úgy döntenek,
-
szeretnének Kémia kapitány,
-
az elektronikus készülékek
-
igazi hősének jobbkeze lenni.
-
Köszönöm a figyelmüket,
¶
-
és köszönöm neked is, kémia!
-