Bagaimana cara kerja smartphone sebenarnya

Pernah bertanya-tanya bagaimana ponsel pintar Anda bekerja? Mari berpetualang menuju tingkat atomik dengan ilmuwan Cathy Mulzer, yang menunjukkan bagaimana hampir setiap komponen dari perangkat berdaya besar dapat ada berkat ahli kimia -- dan bukan pengusaha Silicon Valley yang muncul di benak orang. Sebagaimana dia bilang, "Kimia adalah pahlawan komunikasi elektronik"

Saat saya berjalan ke SMA
dengan ponsel Nokia saya,

saya merasa dapat pengganti
yang baru dan terkeren

dari walkie-talkie princess
warna pink punya saya.

Tak hanya itu, saya dan teman-teman
bisa mengobrol dan berbalas pesan

di mana pun kami berada,

bukan berpura-pura,

berlarian di halaman belakang rumah
masing-masing.

Sejujurnya,

dulu, saya tidak begitu peduli
bagaimana ponsel dibuat.

Ponsel cenderung muncul
di pagi Natal,

jadi mungkin ponsel dibuat oleh
peri-peri di tempat Santa.

Izinkan saya bertanya.

Siapa peri pembuat perangkat
canggih ini sebenarnya?

Jika saya tanya ke orang-orang
yang saya kenal,

mereka jawab: buatan perancang perangkat
lunak berhoodie, di Silicon Valley.

meretas kode.

Banyak proses yang dilakukan
untuk perangkat ini

sebelum perangkatnya siap
diberi bermacam kode.

Perangkat ini berawal
dari tingkat atom.

Jika Anda bertanya
kepada saya,

peri sesungguhnya adalah ahli kimia.

Sungguh, saya katakan ahli kimia.

Kimia adalah pahlawan
komunikasi elektronik.

Dan tujuan saya saat ini
adalah untuk meyakinkan Anda

agar sependapat dengan saya.

Mari mulai dengan hal sederhana,

lihatlah ke dalam perangkat
yang luar biasa candu ini.

Karena tanpa kimia,

sumber informasi terbesar
yang kita cintai ini,

hanya akan menjadi sebuah kertas tipis
mengkilap yang sangat mahal.

Kimia mengaktifkan
semua lapisan ini.

Mari kita mulai dari layar.

Bagaimana bisa terlihat begitu terang,
berwarna cerah

dan kita sangat menyukainya?

Saya beri tahu Anda.

Ada polimer organik
tertanam di dalam layar,

yang dapat mengalirkan energi listrik
dan mengubahnya menjadi biru, merah, hijau

yang bisa kita nikmati gambarnya.

Bagaimana jika kita lihat ke baterainya?

Kini ada penelitian intens.

Bagaimana kita menerapkan prinsip kimia
dalam baterai tradisional

dan memasangkan dengan
permukaan elektroda yang baru,

agar kita bisa mengisi daya lebih banyak
ke dalam ruang yang lebih kecil,

yang membuat ponsel kita
menyala sepanjang hari

ketika kita ingin ber-selfie,

tanpa harus mengisi ulang daya,

atau duduk di tempat pengisian baterai?

Bagaimana jika kita lihat
dari perekat yang menyatukan semuanya,

sehingga tahan walau digunakan
begitu sering?

Lagi pula, sebagai milenial,

saya harus mengecek ponsel
minimal 200 kali sehari,

dan bisa dua sampai tiga kali jatuh.

Tetapi, apa otak sesungguhnya
di balik perangkat ini?

Apa yang membuat ponsel bekerja
sesuai yang kita mau?

Ya, itu semua karena komponen listrik
dan aliran

yang ditanam di atas sebuah
papan sirkuit cetak.

Atau mungkin Anda lebih suka istilah
metafora biologis --

motherboard, Anda mungkin pernah
mendengarnya.

Nah, papan sirkuit cetak ini
jarang dibicarakan.

Jujur saja,
Saya tidak tahu mengapa.

Mungkin karena
ini bagian paling tidak seksi

dan tersembunyi di bawah
lapisan yang terlihat ramping.

Tapi sekarang saatnya
memberikan lapisan Clark Kent ini

sebuah pujian setara Superman
sebagaimana seharusnya.

Dan jadilah saya bertanya.

Bagaimana pendapatmu
tentang papan sirkuit cetak?

Oke, bayangkan sebuah metafora.

Pikirkan tentang kota yang Anda tinggali.

Anda punya semua tempat
yang Anda inginkan:

rumah, tempat kerja, restoran.

sepasang Starbucks di tiap blok.

Sehingga kita bangun jalan-jalan
yang menghubungkan semuanya.

Itulah papan sirkuit cetak.

Tapi, bukan tempat seperti restoran,

kita punya transistor pada chip,

kapasitor, resistor,

semua komponen listrik ini

yang butuh mencari cara
untuk saling berbicara.

Lalu, apa yang dimaksud jalan kita tadi?

Ya kita bangun kabel tembaga kecil.

Pertanyaan selanjutnya,

bagaimana cara kita
membuat kabel tembaga kecil ini?

Dia sangat kecil.

Mungkinkah kita pergi
ke toko perangkat keras,

beli sebuah gulungan kabel tembaga,

ambil pemotong kabel, klip sedikit,

tegakkan, dan bam --
jadilah papan sirkuit cetaknya?

Tidak mungkin.

Kabel-kabel ini terlalu kecil.

Dan kita harus bergantung pada
teman kita: kimia

Sekarang, proses kimia untuk
membuat kabel tembaga kecil ini

terlihat sederhana.

Kita mulai dengan larutan

berisi bola tembaga
dengan muatan positif

Lalu kita tambahkan ke dalamnya,
papan sirkuit cetak yang diisolasi.

Dan kita beri bola bermuatan positif tadi,

elektron bermuatan negatif

dengan menambahkan formaldehida
ke dalam campuran.

Mungkin Anda ingat formaldehida.

Baunya khas sekali,

digunakan untuk mengawetkan kodok
di kelas biologi.

Ternyata fungsinya lebih dari itu.

Dan dia komponen yang sangat penting

untuk membuat kabel tembaga kecil.

Begini, elektron pada formaldehida
punya keinginan.

Mereka ingin segera lompat ke
bola tembaga bermuatan positif tadi.

Dan ini semua karena proses
bernama reaksi redoks.

Dan ketika itu terjadi,

kita dapat mengambil
bola tembaga muatan positif tadi

dan mengubahnya menjadi
tembaga yang terang,

mengkilat, metalik, dan konduktif.

Ketika kita memiliki tembaga konduktif,

maka sekarang kita masak menggunakan gas.

Kita dapat membuat
semua komponen listrik

menjadi saling berbicara.

Jadi, terimakasih sekali lagi, Kimia.

Mari berpikir,

berpikir tentang seberapa jauh
kita berkembang dengan kimia.

Jelas, dalam komunikasi elektronik,

ukuran itu penting.

Jadi mari berpikir tentang
bagaimana kita mengecilkan perangkat kita,

sehingga kita bisa beralih
dari ponsel Zack Morris 1990-an

ke sesuatu yang sedikit lebih ramping,

seperti ponsel sekarang
yang cukup di kantong kita.

Walaupun, mari berpikir realistis,

benar-benar tidak ada yang cukup
untuk masuk ke kantong celana wanita,

itupun jika Anda memang menemukan
celana wanita yang ada kantongnya.

(Tawa)

Dan saya kira kimia tidak bisa
membantu kita di masalah tersebut.

Tapi yang lebih penting dari
mengecilkan perangkat,

bagaimana kita bisa mengecilkan
sirkuit didalamnya,

dan mengecilkannya 100 kali,

sehingga kita bisa
mengubah sirkuit ukuran mikro

menjadi sekecil ukuran nano?

Karena, jujur saja,

sekarang kita semua ingin
ponsel yang lebih kuat dan cepat.

Padahal daya yang lebih besar dan cepat
membutuhkan sirkut lebih banyak.

Jadi, bagaimana kita melakukannya?

Bukan dengan sinar elektromagnetik
penyusut ajaib,

seperti punya profesor Wayne Szalinski di
"Honey, I Shrunk the Kids"

untuk menyusutkan anak-anaknya.

Tidak sengaja, tentu saja.

Atau apakah kita punya?

Baiklah, sebenarnya, di lapangan,

terdapat sebuah proses
yang cukup mirip dengan itu.

Namanya fotolitografi.

Dalam fotolitografi,
kita ambil radiasi elektromagnetik

atau kita biasa sebut cahaya,

dan kita gunakan untuk menyusutkan
beberapa dari sirkuit,

sehingga kita bisa lebih menjejalkannya
ke ruang yang lebih kecil.

Sekarang, bagaimana cara kerjanya?

Oke, kita mulai dengan substrat

di atasnya ada film
yang sensitif cahaya.

Lalu kita tutup dengan masker
yang punya pola di atasnya,

terdiri dari garis tipis dan fitur

yang akan membuat ponsel bekerja
seperti yang kita inginkan.

Lalu kita paparkan cahaya terang dan
sinari itu melalui masker ini,

yang membentuk bayangan pola tersebut
di atas permukaan.

Sekarang, di manapun tempat yang
cahaya bisa lalui dari celah masker,

dia akan menyebabkan reaksi kimia terjadi.

Dan dia akan membuat gambar terbakar
berbentuk pola di atas substrat.

Sekarang, pertanyaan yang mungkin
Anda ingin tanyakan adalah,

bagaimana dari gambar terbakar,

menjadi garis tipis dan fitur yang rapi?

Untuk itu, kita harus gunakan
larutan kimia

bernama developer.

Nah, developer ini spesial.

Apa yang bisa dia lakukan adalah membawa
seluruh area yang tidak terekspos

dan menghilangkannya secara selektif,

sehingga tersisalah garis tipis
dan fitur yang rapi,

dan membuat perangkat yang kita kecilkan
menjadi bekerja.

Dengan demikian, kini kita sudah gunakan
kimia untuk membangun perangkat,

dan kita sudah gunakan untuk
mengecilkan perangkat.

Jadi, mungkin saya sudah meyakinkan Anda
bahwa kimia adalah pahlawan sesungguhnya.

Dan kita bisa akhiri di sini.

(Tepuk tangan)

Tunggu, kita belum selesai.

Tidak secepat itu.

Karena kita semua manusia.

Dan sebagai manusia,
saya selalu ingin lebih.

Jadi sekarang saya ingin berpikir
tentang bagaimana menggunakan kimia

untuk lebih memaksimalkan
sebuah perangkat.

Sekarang, kita diberitahu bahwa
kita ingin sesuatu bernama 5G,

atau generasi nirkabel kelima
yang menjanjikan.

Sekarang, Anda mungkin sudah dengar 5G

dalam iklan yang mulai bermunculan.

Atau mungkin sebagian dari Anda
sudah merasakannya

pada 2018 Winter Olympic.

Yang paling menarik bagi saya tentang 5G

ialah, ketika saya telat,
lari keluar rumah mengejar pesawat,

saya dapat mengunduh film
ke dalam perangkat saya dalam 40 detik

bukan 40 menit.

Tapi, sekalinya 5G sesungguhnya
ada disini,

ini akan lebih dari sekadar
berapa banyak film

yang bisa kita unduh ke ponsel.

Jadi pertanyaannya, mengapa
5G yang sesungguhnya tidak ada disini?

Saya akan beri Anda sebuah rahasia.

Cukup mudah untuk dijawab.

Hanya saja sulit untuk dilakukan.

Begini, jika Anda gunakan
material tradisional dan tembaga tersebut

untuk membuat perangkat 5G,

sinyal tidak bisa mencapai
tujuan akhirnya.

Secara tradisional, kita gunakan
lapisan terisolasi yang sangat kasar

untuk membantu kabel tembaga.

Pikirkan pengikat Velcro.

Kekasaran dua bagian itulah
yang membuat mereka saling menempel.

Ini cukup penting
jika Anda ingin memiliki perangkat

yang dapat bertahan lebih lama

daripada waktu untuk
mengeluarkannya dari kardus

dan mulai memasang aplikasi
di dalamnya.

Tapi kekasaran ini menyebabkan masalah.

Coba perhatikan, pada kecepatan tinggi
untuk 5G,

sinyal harus melintas dekat dengan
kekasaran tersebut.

Dan ini membuatnya menyasar
sebelum sampai tujuan akhir.

Pikirkan tentang jangkauan gunung.

Dan Anda punya sistem jalan
yang kompleks, ke atas dan melintasinya,

Anda berusaha untuk mencapai sisi sebrang.

Tidakkah Anda setuju dengan saya

bahwa itu mungkin butuh
waktu yang lama,

Anda juga mungkin tersesat,

jika Anda harus naik-turun gunung,

berbeda jika Anda
mengebor terowongan datar

yang bisa berjalan lurus menerobosnya?

Begitulah hal yang sama
pada perangkat 5G.

Jika kita dapat menghilangkan
kekasaran ini,

maka kita bisa mengirim sinyal 5G

langsung tanpa terganggu.

Terdengar bagus, kan?

Tapi tunggu.

Bukankah tadi saya bilang
bahwa kita butuh kekasaran

untuk menyatukan perangkat?

Jika kita menghilangkannya,
kita dalam situasi di mana kini tembaga

tidak lagi menempel pada
substrat yang mendasarinya.

Pikirkan tentang membangun
rumah dari blok Lego,

dengan semua sudut dan celah
yang menyatu,

bandingkan dengan blok bangunan mulus.

Manakah dari keduanya yang akan
memiliki struktur yang lebih utuh

ketika anak 2 tahun beraksi di ruang tamu,

mencoba berperan sebagai Godzilla
dan menghancurkan semuanya?

Tapi bagaimana jika kita pakai lem
pada blok mulus tersebut?

Dan itulah yang
industri nantikan.

Mereka menunggu para ahli kimia
untuk mendesain permukaan baru yang mulus

dengan peningkatan adhesi yang mengikat

untuk kabel tembaga tersebut.

Ketika kita menyelesaikan masalah ini,

dan kita akan menyelesaikannya,

dan kita akan bekerja dengan
ahli fisika dan teknik

untuk menyelesaikan semua tantangan 5G,

dengan begitu, angka aplikasi
akan meningkat tajam.

Ya, kita akan punya hal
seperti mobil yang menyetir sendiri,

karena sekarang jaringan data kita dapat
mengatasi kecepatan

dan jumlah informasi yang dibutuhkan
agar dapat bekerja.

Tapi mari kita mulai dengan imajinasi.

Saya bisa membayangkan pergi ke restoran
dengan teman yang alergi kacang,

mengeluarkan ponsel,

mengayunkannya di atas makanan

dan mendapati makanan
memberitahu kita

sebuah jawaban penting dari pertanyaan --

Apakah mematikan atau aman untuk
dikonsumsi?

Atau mungkin perangkat kita
akan sangat baik

dalam memproses informasi tentang kita,

hingga dia mampu menjadi
personal trainer kita.

Dan dia akan tahu cara paling efisien
bagi kita untuk membakar kalori.

Saya akan melahirkan bulan November,

saat saya berusaha membakar
beberapa kilo akibat hamil,

Saya akan menyukai perangkat memberitahu
bagaimana caranya.

Saya tidak tahu lagi
bagaimana mengatakannya,

kecuali kimia itu keren.

Dia memungkinkan semua
perangkat elektronik.

Sehingga lain kali Anda mengirim pesan
atau melakukan selfie,

pikirkan tentang semua atom
yang bekerja keras

dan inovasi yang datang sebelumnya.

Siapa tahu,

mungkin beberapa dari Anda
mendengarkan ini,

mungkin lewat ponsel Anda,

memutuskan bahwa Anda juga
ingin menjadi kaki tangan untuk

Kapten Kimia,

pahlawan sesungguhnya
dari perangkat elektronik.

Terima kasih perhatiannya,

dan terima kasih, Kimia.

(Tepuk Tangan)