Return to Video

Jak działają smartfony

  • 0:01 - 0:05
    Gdy wparowałam do liceum z nową Nokią,
  • 0:05 - 0:08
    uważałam ją po prostu
    za nowy, fajniejszy zamiennik
  • 0:08 - 0:11
    starego różowego
    walkie-talkie w księżniczki.
  • 0:11 - 0:15
    Tyle że teraz można było
    gadać ze znajomymi
  • 0:15 - 0:16
    w dowolnym miejscu,
  • 0:16 - 0:17
    zamiast udawać,
  • 0:17 - 0:20
    jak podczas biegania razem na dworze.
  • 0:20 - 0:22
    Szczerze mówiąc,
  • 0:22 - 0:26
    nie myślałam wtedy o tym,
    jak te urządzenia powstają.
  • 0:26 - 0:29
    Zwykle pojawiały się pod choinką,
  • 0:29 - 0:32
    więc pewnie zrobiły je elfy,
    pomocnicy Świętego Mikołaja.
  • 0:33 - 0:35
    Mam do was pytanie.
  • 0:35 - 0:38
    Kim są prawdziwe elfy
    tworzące te urządzenia?
  • 0:39 - 0:41
    Wiele znajomych odpowiada,
  • 0:42 - 0:45
    że to ci zakapturzeni programiści
    z Doliny Krzemowej,
  • 0:45 - 0:47
    którzy trzepią kody na potęgę.
  • 0:48 - 0:50
    Ale zanim można zacząć myśleć o kodach,
  • 0:50 - 0:52
    trzeba przejść wiele innych etapów.
  • 0:52 - 0:56
    Praca nad takim urządzeniem
    zaczyna się na poziomie atomowym.
  • 0:56 - 0:57
    Dlatego ja odpowiedziałabym,
  • 0:57 - 1:00
    że prawdziwymi elfami są chemicy.
  • 1:01 - 1:03
    Właśnie tak, chemicy.
  • 1:04 - 1:08
    Chemia stanowi podstawę
    komunikacji elektronicznej.
  • 1:08 - 1:11
    Chciałabym was dzisiaj
  • 1:11 - 1:12
    przekonać do tej opinii.
  • 1:14 - 1:16
    Zacznijmy od czegoś prostego
  • 1:16 - 1:20
    i zajrzyjmy do wnętrza
    tych niezwykle uzależniających urządzeń.
  • 1:20 - 1:22
    Gdyby nie chemia,
  • 1:22 - 1:26
    cała ta infostrada, którą uwielbiamy,
  • 1:26 - 1:29
    byłaby bardzo drogim,
    lśniącym przyciskiem do papieru.
  • 1:31 - 1:33
    Chemia uaktywnia wszystkie warstwy.
  • 1:34 - 1:36
    Zacznijmy od wyświetlacza.
  • 1:36 - 1:39
    Co sprawia, że widzimy jasne, żywe kolory,
  • 1:39 - 1:41
    które tak uwielbiamy?
  • 1:41 - 1:42
    Już wam mówię.
  • 1:42 - 1:45
    Do wyświetlacza wbudowane są
    polimery organiczne,
  • 1:45 - 1:49
    które zamieniają energię elektryczną
    na niebieski, czerwony i zielony,
  • 1:50 - 1:52
    które widzimy na zdjęciach.
  • 1:53 - 1:55
    A bateria?
  • 1:55 - 1:57
    W tej kwestii prowadzone są
    intensywne badania.
  • 1:57 - 2:01
    Jak połączyć związki chemiczne
    tradycyjnych baterii
  • 2:01 - 2:05
    z nowymi elektrodami na dużej powierzchni,
  • 2:05 - 2:08
    aby mimo niewielkiej przestrzeni
    urządzenie miało dużą ładowność,
  • 2:08 - 2:11
    dając zasilanie na cały dzień
  • 2:11 - 2:12
    robienia sobie selfie
  • 2:12 - 2:14
    bez konieczności ładowania baterii
  • 2:14 - 2:17
    albo uwięzienia przy kontakcie?
  • 2:18 - 2:22
    Co, jeśli skupimy się na substancji
    trzymającej to wszystko razem,
  • 2:22 - 2:25
    która mogłaby sprostać
    częstotliwości użytkowania?
  • 2:25 - 2:27
    Przecież jako milenials
  • 2:27 - 2:30
    muszę sprawdzić telefon
    jakieś 200 razy dziennie,
  • 2:30 - 2:33
    a przy okazji upuścić go
    ze dwa czy trzy razy.
  • 2:36 - 2:38
    Co jest mózgiem tych urządzeń?
  • 2:38 - 2:42
    Co sprawia, że działają tak, jak lubimy?
  • 2:42 - 2:45
    To dzięki elementom elektronicznym
    i zespołom obwodów,
  • 2:45 - 2:49
    które przytwierdzone są
    do płytki drukowanej.
  • 2:49 - 2:51
    A jeśli wolicie metaforę biologiczną:
  • 2:51 - 2:53
    płyty głównej,
    o której pewnie słyszeliście.
  • 2:55 - 2:58
    Niewiele mówi się o płytce drukowanej.
  • 2:58 - 3:01
    Szczerze mówiąc, nie wiem dlaczego.
  • 3:01 - 3:03
    Może nie jest wystarczająco atrakcyjna,
  • 3:03 - 3:07
    i chowa się pod pozostałymi
    atrakcyjnymi warstwami.
  • 3:07 - 3:10
    Ale może czas najwyższy,
    żeby, niczym Clark Kent,
  • 3:10 - 3:14
    warstwa ta otrzymała
    zasłużoną uwagę godną Supermana.
  • 3:14 - 3:16
    Mam do was pytanie.
  • 3:16 - 3:18
    Co to jest płytka drukowana?
  • 3:20 - 3:22
    Pomyślcie o metaforze.
  • 3:22 - 3:24
    Pomyślcie o mieście, w którym mieszkacie.
  • 3:24 - 3:27
    Jest kilka miejsc,
    do których chcecie się dostać:
  • 3:27 - 3:30
    dom, miejsce pracy, restauracje,
  • 3:30 - 3:32
    kilka Starbucksów na każdym rogu.
  • 3:33 - 3:36
    Budujemy drogi, które połączą te miejsca.
  • 3:38 - 3:40
    Tym właśnie jest płytka drukowana.
  • 3:40 - 3:45
    Ale zamiast restauracji,
  • 3:45 - 3:47
    są tranzystory na chipach,
  • 3:47 - 3:48
    kondensatory, oporniki
  • 3:48 - 3:51
    i inne elementy elektroniczne,
  • 3:51 - 3:54
    które muszą się w jakiś sposób porozumieć.
  • 3:54 - 3:56
    Jakie są nasze ścieżki?
  • 3:57 - 3:59
    Budujemy maleńkie przewody miedziane.
  • 4:01 - 4:02
    Kolejne pytanie:
  • 4:02 - 4:04
    jak stworzyć takie przewody?
  • 4:04 - 4:06
    Są naprawdę małe.
  • 4:06 - 4:08
    Czy wystarczy pójść do sklepu,
  • 4:08 - 4:10
    wziąć rolkę przewodu miedzianego,
  • 4:10 - 4:13
    cęgi do cięcia drutu, zaciski,
  • 4:13 - 4:17
    złożyć wszystko razem i bum,
    płytka drukowana gotowa?
  • 4:18 - 4:19
    Nic z tego.
  • 4:19 - 4:22
    Te przewody są zdecydowanie za małe.
  • 4:22 - 4:25
    Musimy tu polegać
    na naszym przyjacielu - chemii.
  • 4:27 - 4:30
    Proces chemiczny wytwarzania
    tych maleńkich przewodów miedzianych
  • 4:30 - 4:32
    wydaje się dość prosty.
  • 4:32 - 4:34
    Zaczynamy od roztworu
  • 4:34 - 4:37
    dodatnio naładowanych miedzianych kul.
  • 4:37 - 4:42
    Dodajemy izolującą płytkę drukowaną
  • 4:42 - 4:45
    i łączymy te dodatnio naładowane kule
  • 4:45 - 4:47
    z ujemnie naładowanymi elektronami
  • 4:47 - 4:49
    przez dodanie aldehydu mrówkowego.
  • 4:49 - 4:51
    Może go kojarzycie.
  • 4:51 - 4:53
    Ma bardzo wyrazisty zapach
  • 4:53 - 4:56
    i używa się go do konserwowania
    żab na lekcji biologii.
  • 4:56 - 4:59
    Okazuje się, że ma
    o wiele więcej właściwości.
  • 4:59 - 5:01
    Jest to główny element
  • 5:01 - 5:04
    niezbędny do wytworzenia
    maleńkich przewodów miedzianych.
  • 5:04 - 5:08
    Elektrony poruszają się
    na aldehydzie mrówkowym.
  • 5:08 - 5:09
    Chcą przedostać się
  • 5:09 - 5:12
    do dodatnio naładowanych miedzianych kul.
  • 5:12 - 5:17
    Dzieje się tak dzięki procesowi
    zwanemu reakcją redoks.
  • 5:17 - 5:18
    Podczas tego procesu
  • 5:18 - 5:22
    dodatnio naładowane miedziane kule
  • 5:22 - 5:24
    można zamienić na jasną,
  • 5:24 - 5:29
    lśniącą, metaliczną i przewodzącą miedź.
  • 5:29 - 5:31
    Po otrzymaniu przewodzącej miedzi
  • 5:31 - 5:32
    reszta pójdzie jak z płatka.
  • 5:32 - 5:35
    Sprawiamy, że wszystkie
    elementy elektroniczne
  • 5:35 - 5:36
    porozumiewają się ze sobą.
  • 5:36 - 5:38
    Jeszcze raz, dziękuję, chemio.
  • 5:40 - 5:44
    Zastanówmy się, jak daleko zaszliśmy
  • 5:44 - 5:45
    dzięki chemii.
  • 5:46 - 5:48
    Szczególnie w komunikacji elektronicznej
  • 5:48 - 5:50
    rozmiar ma znaczenie.
  • 5:50 - 5:53
    Zastanówmy się,
    jak zmniejszyć urządzenia,
  • 5:53 - 5:57
    żeby zamiast topornej komórki z lat 90.
  • 5:57 - 5:59
    mieć coś smuklejszego,
  • 5:59 - 6:02
    jak dzisiejsze telefony,
    które mieszczą się w kieszeni.
  • 6:02 - 6:03
    Chociaż, nie oszukujmy się:
  • 6:04 - 6:07
    zupełnie nic nie mieści się
    w kieszeniach damskich spodni,
  • 6:07 - 6:10
    zakładając, że w ogóle
    znajdziesz takie z kieszeniami.
  • 6:10 - 6:11
    (Śmiech)
  • 6:11 - 6:15
    Chemia raczej nie pomoże nam
    rozwiązać tego problemu.
  • 6:17 - 6:20
    Ważniejsza od zmniejszenia
    samego urządzenia
  • 6:20 - 6:23
    jest metoda zmniejszenia
    zespołu obwodów w środku,
  • 6:23 - 6:24
    i to o 100 razy,
  • 6:24 - 6:28
    żeby były nie w skali mikro,
  • 6:28 - 6:30
    a w skali nanometrycznej.
  • 6:31 - 6:32
    Nie ma co się oszukiwać,
  • 6:32 - 6:36
    wszyscy chcemy wydajniejszych
    i szybszych telefonów.
  • 6:36 - 6:40
    Większa wydajność i szybkość
    wymaga większej liczby zespołów obwodów.
  • 6:41 - 6:43
    Jak to osiągnąć?
  • 6:43 - 6:47
    Przecież nie mamy magicznego,
    elektromagnetycznego promienia
  • 6:47 - 6:50
    jak Wayne Szalinski z filmu
    "Kochanie, zmniejszyłem dzieciaki",
  • 6:50 - 6:51
    którym zmniejszył swoje dzieci.
  • 6:51 - 6:53
    Oczywiście przez przypadek.
  • 6:54 - 6:55
    A może mamy?
  • 6:56 - 6:58
    W tej dziedzinie
  • 6:58 - 7:00
    znany jest proces
    o podobnych właściwościach.
  • 7:00 - 7:03
    Nazywa się on fotolitografia.
  • 7:03 - 7:07
    Polega on na wykorzystaniu
    promieniowania elektromagnetycznego,
  • 7:07 - 7:09
    potocznie nazywanego światłem,
  • 7:09 - 7:11
    w celu zmniejszenia zespołu obwodów,
  • 7:11 - 7:15
    żeby dało się zmieścić ich jak najwięcej
    na bardzo małej przestrzeni.
  • 7:18 - 7:19
    Jak to działa?
  • 7:20 - 7:22
    Zaczynamy od podłoża
  • 7:22 - 7:25
    pokrytego fotorezystem.
  • 7:25 - 7:28
    Przykrywamy go fotomaską
  • 7:28 - 7:30
    pokrytą liniami i kształtami,
  • 7:30 - 7:34
    które sprawią, że telefon
    będzie działał tak, jak chcemy.
  • 7:34 - 7:38
    Gdy naświetlimy tę maskę jasnym światłem,
  • 7:38 - 7:41
    powstanie cień wzoru na powierzchni.
  • 7:42 - 7:45
    Wszędzie, gdzie światło
    przedostanie się przez maskę,
  • 7:45 - 7:48
    zajdzie reakcja chemiczna.
  • 7:48 - 7:53
    Na podłożu wypali się obraz tego wzoru.
  • 7:53 - 7:55
    Pewnie zastanawiacie się,
  • 7:55 - 7:57
    jak przejść z odtworzonego wzoru
  • 7:57 - 8:00
    do czystych, cienkich linii i kształtów.
  • 8:00 - 8:02
    Trzeba do tego wykorzystać
    roztwór chemiczny
  • 8:02 - 8:04
    zwany wywoływaczem.
  • 8:04 - 8:06
    Wywoływacz jest wyjątkowy.
  • 8:06 - 8:10
    Potrafi wykryć i usunąć
  • 8:10 - 8:12
    wszystkie nienaświetlone obszary,
  • 8:12 - 8:15
    pozostawiając jedynie
    czyste, cienkie linie i kształty,
  • 8:15 - 8:18
    dzięki czemu
    miniurządzenia zaczną działać.
  • 8:18 - 8:22
    Wykorzystaliśmy chemię
    do tworzenia urządzeń
  • 8:22 - 8:25
    i do zmniejszania urządzeń.
  • 8:26 - 8:29
    Pewnie już was przekonałam,
    że chemia jest prawdziwym bohaterem
  • 8:29 - 8:30
    i moglibyśmy na tym skończyć.
  • 8:31 - 8:32
    (Brawa)
  • 8:32 - 8:33
    Ale to jeszcze nie koniec.
  • 8:33 - 8:35
    Nie tak szybko.
  • 8:35 - 8:37
    Wszyscy jesteśmy ludźmi.
  • 8:37 - 8:40
    A jako ludzie, zawsze chcemy więcej.
  • 8:40 - 8:42
    Zastanówmy się, jak wykorzystać chemię,
  • 8:42 - 8:44
    żeby wycisnąć z urządzeń jeszcze więcej.
  • 8:46 - 8:50
    Obecnie podobno chcemy tak zwanego 5G,
  • 8:50 - 8:53
    czy też obiecanej
    piątej generacji bezprzewodowości.
  • 8:53 - 8:56
    Pewnie słyszeliście o 5G
  • 8:56 - 8:58
    w reklamach, które zaczynają się pojawiać.
  • 8:59 - 9:01
    A może ktoś miał okazję je wypróbować
  • 9:01 - 9:03
    podczas zimowych
    Igrzysk Olimpijskich w 2018 roku.
  • 9:04 - 9:06
    W 5G najbardziej podoba mi się to,
  • 9:06 - 9:10
    że gdy spóźniona pędzę na samolot,
  • 9:10 - 9:13
    filmy pobiorę w 40 sekund,
  • 9:13 - 9:15
    a nie 40 minut.
  • 9:16 - 9:18
    Gdy w końcu pojawi się prawdziwe 5G,
  • 9:18 - 9:20
    zmieni się zdecydowanie więcej
  • 9:20 - 9:22
    niż ilość załadowanych filmów.
  • 9:22 - 9:25
    Dlaczego więc 5G jeszcze nie ma?
  • 9:26 - 9:28
    Zdradzę wam tajemnicę.
  • 9:28 - 9:31
    Odpowiedź jest dość prosta.
  • 9:31 - 9:33
    Po prostu trudno je stworzyć.
  • 9:34 - 9:37
    Jeśli użyto miedzi
    i standardowych materiałów
  • 9:37 - 9:39
    do budowy urządzeń 5G,
  • 9:39 - 9:42
    sygnał nie może dotrzeć do celu.
  • 9:44 - 9:45
    Tradycyjnie stosuje się
  • 9:45 - 9:51
    bardzo chropowatą warstwę izolacyjną
    do podtrzymywania miedzianych przewodów.
  • 9:51 - 9:53
    Wyobraźcie sobie rzepy.
  • 9:53 - 9:57
    To chropowatość trzyma razem
    dwa kawałki materiału.
  • 9:58 - 10:01
    To dość istotne, jeśli chcemy urządzenia,
  • 10:01 - 10:02
    które wytrzyma dłużej
  • 10:02 - 10:04
    niż przez czas potrzebny do rozpakowania
  • 10:04 - 10:06
    i zainstalowania wszystkich aplikacji.
  • 10:07 - 10:09
    Jednak chropowatość powoduje problem.
  • 10:10 - 10:13
    Przy wysokiej prędkości 5G
  • 10:13 - 10:17
    sygnał musi przemieszczać się
    w pobliżu tej chropowatości,
  • 10:17 - 10:21
    przez co gubi się, zanim dotrze do celu.
  • 10:22 - 10:24
    Pomyślcie o paśmie górskim,
  • 10:24 - 10:28
    które przecina skomplikowany system dróg,
  • 10:28 - 10:30
    a wy próbujecie przedostać się
    na drugą stronę.
  • 10:30 - 10:32
    Nie sądzicie,
  • 10:32 - 10:35
    że zajęłoby to mnóstwo czasu
  • 10:35 - 10:37
    i zapewne byście się zgubili,
  • 10:37 - 10:40
    gdyby trzeba było
    pokonać każdą górę osobno,
  • 10:40 - 10:42
    zamiast po prostu przejechać przez tunel,
  • 10:42 - 10:45
    który biegnie prosto na drugą stronę?
  • 10:45 - 10:47
    To samo dzieje się w urządzeniach 5G.
  • 10:47 - 10:50
    Gdyby dało się usunąć tę chropowatość,
  • 10:50 - 10:52
    to można by wysłać sygnał 5G
  • 10:52 - 10:54
    prosto i bez przeszkód.
  • 10:54 - 10:55
    Brzmi nieźle, prawda?
  • 10:56 - 10:57
    Ale moment.
  • 10:57 - 10:59
    Czy nie powiedziałam,
    że chropowatość jest potrzebna
  • 10:59 - 11:01
    do utrzymania elementów razem?
  • 11:01 - 11:04
    Jeśli ją usuniemy, okaże się, że miedź
  • 11:04 - 11:06
    nie będzie trzymała się podłoża.
  • 11:08 - 11:10
    Pomyślcie o budowaniu domu z klocków Lego
  • 11:10 - 11:15
    i wszystkich wypukłościach,
    które się zatrzaskują,
  • 11:15 - 11:17
    w przeciwieństwie do gładkich klocków.
  • 11:17 - 11:21
    Które z nich będą miały
    lepszą integralność strukturalną,
  • 11:21 - 11:24
    gdy do pokoju wparuje
    dwulatek udający Godzillę
  • 11:24 - 11:26
    i powali wszystko na swojej drodze?
  • 11:27 - 11:30
    A co, jeśli skleimy te gładkie klocki?
  • 11:31 - 11:34
    Na to czeka ten przemysł.
  • 11:34 - 11:37
    Czekają, aż chemicy zaprojektują
    nowe, gładkie powierzchnie
  • 11:37 - 11:40
    o zwiększonej, integralnej przyczepności
  • 11:40 - 11:42
    z niektórymi miedzianymi przewodami.
  • 11:42 - 11:44
    Gdy rozwiążemy ten problem,
  • 11:44 - 11:46
    a tak się stanie,
  • 11:46 - 11:48
    będziemy współpracować
    z fizykami i inżynierami,
  • 11:48 - 11:51
    żeby rozwiązać wszystkie wyzwania 5G,
  • 11:51 - 11:55
    wtedy liczba aplikacji pójdzie w górę.
  • 11:55 - 11:58
    Będziemy mieli samochody bezzałogowe,
  • 11:58 - 12:01
    bo obecna sieć danych
    może podołać prędkościom
  • 12:01 - 12:05
    i liczbie informacji
    niezbędnych do jego funkcjonowania.
  • 12:05 - 12:08
    Użyjmy wyobraźni.
  • 12:08 - 12:12
    Już widzę, jak będąc w restauracji
    z przyjacielem, uczulonym na orzechy,
  • 12:12 - 12:13
    wyciągam telefon,
  • 12:14 - 12:15
    skanuję nim jedzenie,
  • 12:15 - 12:17
    a to jedzenie daje nam
  • 12:17 - 12:20
    odpowiedź na bardzo istotne pytanie:
  • 12:20 - 12:23
    zabójcze czy bezpieczne do zjedzenia?
  • 12:24 - 12:26
    A może nasze urządzenia będą
  • 12:26 - 12:30
    tak sprawnie przetwarzać o nas informacje,
  • 12:30 - 12:33
    że będą niczym trenerzy personalni.
  • 12:33 - 12:36
    Doradzą najlepszy sposób
    na spalenie kalorii.
  • 12:36 - 12:38
    Szczególnie w listopadzie,
  • 12:38 - 12:40
    gdy będę zrzucać pociążowe kilogramy,
  • 12:40 - 12:43
    chciałabym mieć urządzenie,
    które powie mi, jak to zrobić.
  • 12:45 - 12:47
    Co tu dużo mówić,
  • 12:47 - 12:49
    chemia po prostu jest świetna.
  • 12:49 - 12:53
    To dzięki niej działają
    wszystkie urządzenia elektroniczne.
  • 12:53 - 12:57
    Przy następnym wysyłaniu wiadomości
    albo cykaniu selfie
  • 12:57 - 13:00
    pomyślcie o tych wszystkich
    ciężko pracujących atomach
  • 13:00 - 13:02
    i innowacyjności, na której stoją.
  • 13:03 - 13:04
    Kto wie,
  • 13:04 - 13:07
    może ktoś z was na sali
  • 13:07 - 13:09
    albo z widzów oglądających to na komórce
  • 13:09 - 13:11
    postanowi zostać pomocnikiem
  • 13:11 - 13:12
    kapitana Chemii,
  • 13:12 - 13:16
    prawdziwego bohatera
    urządzeń elektronicznych.
  • 13:16 - 13:18
    Dziękuję wam za uwagę.
  • 13:18 - 13:20
    Dziękuję, chemio.
  • 13:20 - 13:23
    (Brawa)
Title:
Jak działają smartfony
Speaker:
Cathy Mulzer
Description:

Zastanawialiście się kiedyś, jak działają smartfony? Naukowczyni Cathy Mulzer zdradzi wam, jak na poziomie atomowym niemal każdy element naszych urządzeń istnieje dzięki chemikom, a nie przedsiębiorcom z Doliny Krzemowej, którym zwykle to przypisujemy. Jak mówi: „to chemia jest prawdziwym bohaterem komunikacji elektronicznej”.

more » « less
Video Language:
English
Team:
TED
Project:
TEDTalks
Duration:
13:36

Polish subtitles

Revisions Compare revisions