Како навистина работат паметните телефони

Дали некогаш сте се прашувале како работи вашиот паметен телефон? Дојдете на патување до атомско ниво со научничката Кејти Мулцер, која открива како речиси секоја компонента од нашите високо-напоени уреди постои благодарение на хемичарите - не на претприемачите од Силиконската Долина на кои многумина помислуваат. Како што таа вели „Хемијата е вистинскиот херој на електронските комуникации".

Кога истрчав кон моето училиште
со мојот нов Нокиа телефон,

мислев дека ја имам новата, најкул
замена

за мојот стар, розев воки-токи.

Само што сега, моите пријатели и јас
можевме да разговараме

каде и да бевме,

наместо да се преправаме,

додека трчавме во нашите дворови.

Сега, ќе бидам искрена.

Тогаш не размислував многу за тоа
како се направени овие уреди.

Тие имаа тенденција да се покажат
на Божиќ наутро,

па можеби беа правени од џуџињата во
работилницата на Дедо Мраз.

Да ви поставам едно прашање.

Кои мислите дека се вистинските џуџиња кои
ги направиле овие уреди?

Ако прашам многу од луѓето кои ги знам,

би рекле тоа се софтверските инженери
во дуксери од Силиконската Долина,

кои програмираат.

Но,многу нешта треба да поминат уредите

пред да бидат спремни за било каков код.

Овие уреди почнуваат на атомско ниво.

Па ако ме прашате мене,

вистинските џуџиња се хемичарите.

Точно така, реков хемичарите.

Хемијата е херојот на електронските
комуникации.

И мојата цел денес е да ве убедам

да се согласите со мене.

Во ред, да почнеме едноставно

и да погледнеме внатре во овие
неверојатно заразни уреди.

Бидејќи без хемија,

тоа што е информацискиот автопат кој го
сакаме

ќе беше само многу скап, светкав
предмет.

Хемијата ги овозможува сите овие слоеви.

Ајде да почнеме со дисплејот.

Што мислите, како ги добиваме

тие светли, живи бои

кои толку ги сакаме?

Па, ќе ви кажам.

Има органски полимери сврзани во
дисплејот,

кои можат да земат електрицитет и да го
претворат во синото, црвеното и зеленото

во кое уживаме на нашите слики.

Што ако продолжиме кон батеријата?

Тоа е многу интензивно истражување.

Како да ги земеме хемиските својства на
традиционалните батерии

и да ги поврземе со нови електроди
со голема површина,

за да собереме повеќе напон
во мала стапка простор,

за да ги напојуваме нашите уреди
цел ден,

кога се сликаме селфи,

без да мора да ги надополниме нашите
батерии

или да седиме до електричен штек?

Што ако ги земеме лепилата кои
поврзуваат сѐ,

за да ја издржат нашата
честа употреба?

После сѐ, како милениалец,

јас морам да го земам мојот мобилен
најмалку 200 пати дневно за да го проверам

и притоа да ми падне 2 до 3 пати.

Но кои се вистинските мозоци на овие
уреди?

Што ги прави да работат на начин
кој толку го сакаме?

Па, сето тоа има врска со електрични
компоненти и кола

кои се врзани на испечатено струјно коло.

Или можеби преферирате биолошка
метафора -

матична плоча,
можеби сте слушнале за тоа.

Вака, многу не се зборува за печатеното
струјно коло.

И ќе бидам искрена,
не знам зошто е така.

Можеби бидејќи е најмалку
секси слој

и е скриен зад сите тие слоеви со
елегантен изглед.

Но време е да му дадеме на овој
Кларк Кент слој

пофалба вредна за Супермен која ја
заслужува.

И ќе ви поставам прашање,

што мислите дека е печатено
коло?

Па, замислете метафора.

Размислете за градот во кој живеете.

Ги имате сите овие точки на интерес
до кои сакате да стигнете:

вашиот дом, вашата работа, ресторани,

неколку Старбакс во секоја населба.

Па градиме патишта кои ги
поврзуваат сите нив.

Тоа е печатено струјно коло.

Освен тоа што наместо работи како
ресторани,

имаме транзистори на чипови,

кондензатори, отпорници,

сите овие електрични компоненти

кои треба да најдат начин како
да зборуваме еден со друг.

И кои се нашите патишта?

Па, ние градиме мали, бакарни жици.

Па следното прашање е,

како ги правиме овие мали бакарни жици?

Тие се навистина мали.

Може ли да одиме до продавницата за
хардвер,

да земеме бакарна жица,

земеме неколку сечачи на жица, малку да
сецнеме,

сошиеме и потоа, бам-
го добиваме печатеното струјно коло?

Нема шанси.

Овие жици се премали за тоа.

Па мора да се потпреме на нашиот
пријател: хемијата.

Сега, хемискиот процес за да се направат
овие мали бакарни жици

е навидум едноставен.

Почнуваме со раствор

на позитивно наелектризирани бакарни
сфери.

Па го додаваме на изолирано, испечатено
струјно коло.

И ги храниме тие позитивно
наелектризирани сфери

со негативно наелектризирани
електрони

со додавање на формалдехид на смесата.

Па можеби се сеќавате на формалдехид.

Има многу посебен мирис

и се користи за да се презервираат жаби
на биологија.

Па излегува дека може да направи
многу повеќе од тоа.

И е навистина клучен компонент

во правење на овие мали бакарни жици.

Гледате, електроните на формалдехидот
имаат стремеж.

Сакаат да ги прескокнат позитивно
наелектризираните бакарни сфери.

И тоа е поради процесот познат како
редокс хемија.

Кога тоа се случува,

ги земаме овие позитивно наелектризирани
бакарни сфери

и ги претвараме во светол,

сјаен, метален и спроводлив бакар.

И кога имаме спроводлив бакар,

тогаш готвиме со гас.

Можеме да ги направиме сите тие
електрични делови

да зборуваат еден со друг.

Па уште едно благодарам на хемијата.

Да помислиме за миг

и да видиме колку далеку сме стигнале
со хемијата.

Очигледно, во електронски комуникации,

големината е битна.

Па ајде да размислиме како би ги намалиле
нашите уреди,

за да појдеме од нашите Зек Морис
мобилни од 1990-тите

до нешто малку поелегантно,

како телефоните на денешницата
кои можат да се стават во џеб.

Сепак, ајде да бидеме реални тука:

апсолутно ништо не може да собере
џеп на женски панталони,

ако можете да најдете пар кој има
џепови.

(Смеа)

И не мислам дека хемијата може да ни
помогне со тој проблем.

Но побитно од намалувањето на
уредот,

како да го намалиме електричниот
кружок внатре во него,

да го намалиме до 100 пати,

па да го однесеме од микронското ниво

надолу до нанометарскарското ниво.

Бидејќи, ајде да се соочиме

сега сите сакаме помоќни и побрзи
телефони.

Па, за повеќе моќ и брзина ни требаат
повеќе елекрични кружоци.

Па како да го направиме ова?

Не е како да имаме некој магичен
електромагнетски ласер за намалување

каков што користи професорот Вејн
Сцалински во „Душо, ги намалив децата"

за да си ги намали своите деца.

Случајно, се разбира.

Или?

Па, всушност, во тоа поле

има процес кој е прилично сличен
на тоа.

И се вика фотолитографија.

Во фотолитографија, земаме
електромагнетна радиација,

или тоа што го нарекуваме светлина,

и го користиме за да намалиме дел од
електричниот кружок

за да собереме повеќе во многу мало
место.

Па, како работи ова?

Па, почнуваме со субстрат

кој има филм осетлив на светлина.

Потоа го покриваме со маска која има шема
горе

на фини линии и својства

кои ќе го направат телефонот да работи
на начинот кој го сакаме.

Потоа изложуваме силна светлина и
ја пуштаме преку оваа маска,

која создава сенка на таа шема на
површината.

Па сега, секаде каде што светлината може
да помине низ маската,

ќе предизвика хемиска реакција.

И тоа ќе ја изгори сликата на таа шема
во супстратот.

Па прашањето кое најверојатно го
поставувате е,

како од изгорена слика

создаваме фини линии и особености?

И за тоа, мора да употребиме хемиски
раствор

наречен развивач.

Сега развивачот е посебен.

Тоа што може да направи е да
ги земе сите неизложени делови

и да ги избрише селективно,

оставајќи зад себе фини линии и
особености

и да направи нашите минимализирани
уреди да работат.

Па, сме употребиле хемија да ги
изградиме нашите уреди,

и ја употребивме да ги намалиме.

Па веројатно ве убедив дека хемијата
е вистинскиот херој

и би можеле да завршиме таму.

(Аплауз)

Чекајте, не сме готови.

Не толку брзо.

Бидејќи сите сме луѓе.

И како човек, јас секогаш сакам повеќе.

И сега сакам да размислам за тоа како
да употребам хемија за

да екстрахирам повеќе од уред.

Сега, ни е кажано дека сакаме нешто
наречено 5G,

или ветената петта генерација на
безжичност.

Можеби сте слушнале за 5G

во реклами кои почнуваат да
се прикажуваат.

Или можеби некои од вас го доживеавте

на Зимската Олимпијада 2018.

Највозбудена сум за 5G

зашто кога доцнам, брзајќи од
дома да фатам лет,

можам да симнам филмови на мојот уред
за 40 секунди

наместо за 40 минути.

Но, кога вистинското 5G ќе е тука,

ќе биде многу повеќе од тоа
колку филмови

ќе може да ставиме на уредот.

Па прашањето е, зошто вистинското
5G не е тука?

Ќе ви откријам мала тајна.

Лесно е да се одговори.

Едноставно е тешко да се направи.

Гледате, ако користите традиционални
материјали и бакар

за да изградите 5G уреди,

сигналот не може да стигне до крајната
дестинација.

Традиционално, користиме многу груби
изолирачки слоеви

за поддржување на бакарните жици.

Помислете на Велкро прицврстувачи.

Грубоста на двата делови ги прави да се
залепат заедно.

Тоа е прилично важно ако сакате уред

кој ќе трае подолго

отколку што ви треба да го извадите
од кутијата

и да почнете да ги инсталирате
сите ваши апликации на него.

Но, оваа грубост создава проблем.

Гледате, на високите брзини за 5G

сигналот мора да помине брзо до таа
грубост.

И таа прави тој да се загуби пред да
стигне до крајната дестинација.

Помислете на планински ранг.

И имате комплексен систем патишта кои
минуваат преку него,

и се обидувате да поминете на
другата страна.

Нели се согласувате со мене

дека веројатно ќе треба многу долго
време

и веројатно ќе се изгубите,

ако треба да одите околу сите планини

наместо да пробиете прав тунел

кој би можел да оди право низ планините?

Па, истото е со нашите 5G уреди.

Ако можеме да ја отстраниме оваа грубост

тогаш ќе можеме да го пратиме 5G сигналот

право без пречки.

Звучи прилично добро, нели?

Но, почекајте.

Нели само што ви кажав дека ни треба
таа грубост

за да го издржиме уредот?

И ако ја тргнеме, ние сме во ситуација
каде сега бакарот

нема да се залепи на тој основен супстрат.

Помислете на градење куќа од
Лего коцки,

со сите ќошови и вдлабнатини кои
се спојуваат заедно,

наместо мазни градежни тули.

Кои од двете ќе има поголем структурен
интегритет

кога 2 годишно дете ќе скокне низ
дневната

обидувајќи се да одигра Годзила и
да руши сè?

Но, што ако ставиме лепак на овие мазни
коцки?

Тоа е она што го чека индустријата.

Тие чекаат хемичарите да создадат нови,
мазни површини

со зголемена природна лепливост

за некои од овие бакарни жици.

И кога ќе го решиме овој проблем,

и ќе го решиме,

и ќе работиме со физичари и инженери

да ги решиме сите предизвици на 5G,

па бројот на апликации вртоглаво ќе се
зголеми.

Па да, ќе имаме работи како
самоуправувачки автомобили,

бидејќи нашите мрежи на податоци ќе
ги поднесат брзината

и количеството информации потребни за
тоа да работи.

Но, ајде да употребиме имагинација.

Можам да замислам да одам во ресторан
со пријател алергичен на кикитритки,

да го извадам телефонот,

да го придвижам над храната

и храната да ни каже

многу важен одговор на прашањето --

смртоносно или безбедно за конзумирање?

Или можеби нашите уреди ќе станат многу
добри

во процесирање информации за нас,

па ќе станат како наши лични тренери.

И ќе го знаат најефикасниот начин за да
согориме калории.

Знам дека ќе дојде ноември,

кога ќе се обидам да ги намалам овие
килограми од бременоста,

би обожавала уред кој ќе ми каже како да
го направам тоа.

Навистина не знам друг начин да кажам,

освен дека хемијата е кул.

И ги овозможува сите овие електронски
уреди.

Па следниот пат кога праќате порака или се
сликате селфи,

помислете за сите атоми кои напорно
работат

и иновациите кои дошле пред нив.

Кој знае,

можеби некои од вас кои го слушаат овој
говор,

можеби дури и на вашиот мобилен уред,

ќе одлучите дека сакате да играте помошник

на Капетанот Хемија,

вистинскиот херој на електронски уреди.

Ви благодарам на вниманието

и благодарам на хемијата.

(Аплауз)