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Title:
Como os smartphones realmente funcionam
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Description:
Já imaginou como o seu smartphone funciona? Faça uma jornada até o nível atômico com a cientista Cathy Mulzer, que revela como quase todos os componentes de nossos dispositivos de alta potência existem graças aos químicos, e não aos empreendedores do Vale do Silício, que vêm à mente da maioria das pessoas. Como ela diz: "A química é a heroína das comunicações eletrônicas".
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Speaker:
Cathy Mulzer
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Quando comecei o ensino médio
com meu celular Nokia,
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pensei ter o substituto mais legal
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para meu velho walkie-talkie rosa.
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Com a vantagem de que eu poderia
enviar mensagens e ligar para meus amigos
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de onde estivesse,
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em vez de fingirmos,
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como quando brincávamos no nosso quintal.
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Serei honesta:
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até então, eu não havia pensado
em como esses aparelhos eram feitos.
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Eles só apareciam numa manhã de Natal.
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Então, talvez fossem feitos
pelos elfos do Papai Noel.
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Farei uma pergunta a vocês:
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quem seriam os elfos
que produzem esses aparelhos?
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Se perguntar a muitas pessoas que conheço,
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elas diriam que são engenheiros
de software do Vale do Silício,
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trabalhando com códigos.
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Mas muito deve ser feito a esses aparelhos
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antes de estarem prontos para codificação.
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A produção deles começa num nível atômico.
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Se vocês me perguntassem,
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eu diria que os elfos são os químicos.
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Exatamente, os químicos.
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A química é a heroína
das comunicações eletrônicas.
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E minha meta é convencer vocês
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a concordarem comigo.
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Vamos começar pelo básico
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e olharmos dentro desses aparelhos
incrivelmente viciadores.
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Porque sem a química,
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essa autoestrada da informação que amamos
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seria somente um peso de papel
reluzente e bem caro.
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A química viabiliza todas essas camadas.
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Vamos começar pela tela.
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Como acham que conseguimos essas cores
tão vivas e luminosas que amamos tanto?
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Então, digo a vocês:
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há polímeros orgânicos integrados na tela
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que captam a energia e a transformam
nas cores azul, vermelho e verde
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que curtimos nas nossas fotos.
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E se observarmos a bateria?
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Aqui temos uma pesquisa intensa.
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Como será que usam os princípios químicos
das baterias tradicionais
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e os integram aos novos eletrodos
de alta área de superfície,
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para podermos ter maior carga
em menos espaço,
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para que o nosso aparelho
possa carregar o dia inteiro,
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enquanto tiramos "selfies",
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sem ter que deixá-lo carregando
ou ficarmos presos à tomada?
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E se observarmos os adesivos
que unem todas as partes,
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para que possam suportar o uso frequente?
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Afinal, como uma "millennial",
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tenho que checar meu celular
pelo menos umas 200 vezes ao dia.
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E, nesse processo,
deixá-lo cair duas ou três vezes.
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Mas qual é o verdadeiro
cérebro desses aparelhos?
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O que faz com que eles trabalhem
do modo que adoramos?
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Tudo isso tem a ver com componentes
elétricos e circuitos embutidos
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numa placa de circuito impresso.
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Talvez prefiram a palavra "placa-mãe",
da qual já devem ter ouvido falar.
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Não se fala muito
dessa placa de circuitos,
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e, honestamente, não sei por quê.
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Talvez por ser a camada mais feia,
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escondida abaixo de todas
as camadas mais bonitas.
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Mas chegou a hora
dessa camada "Clark Kent"
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receber o troféu "Superman" que merece.
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o que é uma placa de circuito impresso?
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Considerem a seguinte metáfora:
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pensem na cidade onde vocês moram.
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Vocês têm alguns lugares de interesse:
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sua casa, trabalho, restaurantes,
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algumas Starbucks em cada esquina.
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Então as ruas são construídas
para conectar esses lugares.
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A placa de circuito impresso é isso.
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Só que, em vez restaurantes, por exemplo,
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temos transistores nos chips,
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capacitores, resistores
e outros componentes elétricos
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que precisam se comunicar entre si.
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E o que seriam nossas autoestradas?
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Bem, criamos minúsculos fios de cobre.
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Então, a próxima pergunta
é como eles são fabricados?
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Eles são muito pequenos.
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Será que basta ir
a uma loja de ferramentas,
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comprar alguns fios de cobre,
um cortador de fios,
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cortar aqui e ali, serrar tudo e, pronto,
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temos uma placa de circuito impresso?
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Sem chance.
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Esses fios são muito pequenos para isso.
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Então, temos que nos apoiar
na nossa amiga: a química.
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O processo químico da produção
de microfios de cobre
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Começamos com uma solução
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de esferas de cobre
carregadas positivamente.
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Uma placa de circuito impresso
isolante é adicionada.
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E alimentamos essas esferas
carregadas positivamente
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com elétrons carregados negativamente
com a adição de formaldeído à mistura.
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Devem se lembrar dele.
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O cheiro característico
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usado para preservar sapos
nas aulas de biologia.
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Acontece que podemos usá-lo
para mais do que isso,
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e é o componente-chave
para fabricar microfios de cobre.
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Os elétrons do formaldeído são conduzidos
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a saltar nas esferas de cobre
carregadas positivamente.
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E isso se deve a um processo
chamado reação redox.
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E, quando ele acontece,
podemos fazer com que as esferas
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positivamente carregadas
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se tornem cobre brilhante, reluzente,
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metálico e condutor.
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E, uma vez que temos o cobre condutor,
estamos a todo vapor.
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E podemos fazer os componentes
elétricos se comunicarem entre si.
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Obrigada, mais uma vez, química.
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E vamos refletir sobre o quanto
chegamos longe com a química.
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Obviamente, em comunicações eletrônicas,
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o tamanho importa.
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Vamos pensar em quanto
podemos diminuir nossos aparelhos.
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Podemos ir dos celulares da década de 1990
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até algo um pouco mais compacto
como celulares atuais, que cabem no bolso.
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Mas, sejamos honestos:
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nada cabe nos bolsos das calças femininas,
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isso se você encontrar calças com bolsos.
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(Risos)
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E não acho que a química
possa resolver esse problema.
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Mas, mais importante que diminuir
o tamanho do aparelho em si,
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é como diminuir seu circuito elétrico
e deixá-lo 100 vezes menor,
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para passar um circuito de uma escala
micro para nanométrica?
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Vamos admitir: todos nós queremos
celulares mais potentes e rápidos.
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Maior potência e rapidez
requer mais circuitos.
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Como fazemos isso?
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Não temos raios mágicos
redutores eletromagnéticos
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como o do professor Wayne Szalinski
de "Querida, Encolhi as Crianças",
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que encolheu os filhos dele,
acidentalmente, claro.
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Ou temos?
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Na verdade, nessa área,
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há um processo muito similar
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chamado de fotolitografia.
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Nele, usamos radiação eletromagnética,
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que tendemos a chamar de luz,
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e a usamos para encolher algumas
partes do circuito.
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Então, podemos colocar mais deles
em um espaço bem pequeno.
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Acontece assim:
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tudo começa com um substrato
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que tem um filme fotossensível
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e, então, o cobrimos com uma película,
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com um padrão de linhas e detalhes tênues
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que farão com que o celular
funcione como queremos.
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E, então, a expomos à luz intensa
que reluz através da película,
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e cria uma sombra do padrão na superfície.
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Sempre que a luz passar pela película
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uma reação química vai acontecer.
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Isso vai queimar a imagem
desse padrão no substrato.
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E a pergunta que fariam é:
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"Como passamos de imagens queimadas
a linhas refinadas e detalhes claros?"
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Para isso, usamos uma solução química
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chamada revelador.
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E ele é especial.
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Ele remove seletivamente
todas as áreas não expostas,
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deixando as linhas refinadas
e detalhes limpos,
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fazendo com que nossos aparelhos
em miniatura funcionem.
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Então, usamos a química
para construir nossos aparelhos,
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e também para diminuí-los.
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Então, provavelmente os convenci
que a química é a verdadeira heroína.
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E podemos encerrar aqui.
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(Aplausos)
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Esperem, ainda não acabei!
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Porque somos seres humanos
e, como tal, sempre queremos mais.
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Vamos pensar em como usar a química
para fazer mais pelos aparelhos.
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Agora nos dizem que queremos
algo chamado 5G,
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ou a prometida quinta geração de wireless.
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Vocês já devem ter ouvido falar do 5G
em comerciais que começaram a aparecer.
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Ou talvez alguns de vocês até já o usaram
nas Olimpíadas de Inverno de 2018.
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O que mais me impressiona com o 5G
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é que, quando estou atrasada,
saindo de casa para pegar um avião,
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posso baixar filmes no meu aparelho
em 40 segundos em vez de 40 minutos.
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Mas quando tivermos 5G de verdade,
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vai ser muito mais do que
quantos filmes vamos baixar.
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A questão é por que o verdadeiro 5G
não é realidade?
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Vou contar um segredo.
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É muito fácil responder.
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É simplesmente difícil de se fazer.
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Se usarmos materiais tradicionais e cobre
para construir aparelhos 5G,
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o sinal não chega a seu destino final.
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Tradicionalmente,
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utilizamos camadas insuladoras ásperas
para suportar fios de cobre.
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Imaginem fixadores de velcro.
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É a aspereza das duas partes
que as fazem permanecer unidas.
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Isso é muito importante,
se você quer um aparelho
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que dure mais do que leva
pra você tirá-lo da caixa
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e começar a instalar aplicativos.
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Mas essa aspereza causa um problema.
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Nas altas velocidades do 5G,
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o sinal tem que caminhar
perto dessa aspereza,
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o que faz com que ele se perca
antes de chegar ao destino final.
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Imaginem uma cordilheira
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com um complexo sistema de estradas
que a atravessam,
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e você precisa chegar do outro lado.
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Precisamos concordar
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que provavelmente levaria muito tempo,
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e você talvez se perderia,
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se tivesse que subir e descer
todas as montanhas,
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em vez de perfurar um túnel,
que poderia seguir em linha reta.
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Acontece o mesmo com os aparelhos 5G.
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Se pudéssemos remover essa aspereza,
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poderíamos enviar o sinal 5G
de modo direto e ininterrupto.
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Muito bom, não é?
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Mas espera.
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Não acabei de dizer
que precisamos da aspereza
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para manter esse aparelho unido?
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E, retirando a aspereza, o cobre
não aderiria mais ao substrato.
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Imaginem construir
uma casa com peças de Lego,
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com todos os formatos que se encaixam,
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ao contrário de blocos lisos.
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Qual dos dois terá
mais integridade estrutural
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quando a criança de dois anos
entrar correndo, fingindo ser o Godzilla.
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e derrubando tudo?
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Ou e se colocássemos cola
nesses blocos lisos?
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É isso que a indústria está esperando:
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que químicos projetem
superfícies niveladas
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com maior aderência intrínseca
para alguns dos fios de cobre.
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E quando solucionarmos
esse problema, e vamos,
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trabalharemos com físicos e engenheiros
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para resolver todos os desafios do 5G.
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Então o número de aplicações vai disparar.
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Sim, teremos coisas como carros autônomos,
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porque a rede de dados
suportará as velocidades
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e a quantidade de informações
necessárias para que isso aconteça.
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Mas vamos começar a usar a imaginação.
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Posso imaginar ir a um restaurante
com um amigo alérgico a amendoim,
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pegar meu celular,
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passá-lo sobre a comida,
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e a comida nos dá uma resposta
muito importante para a pergunta:
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mortal ou seguro para comer?
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Ou talvez nosso dispositivo será tão bom
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em processar informações sobre nós,
que se tornará nosso "personal trainer".
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E ele saberá o modo mais eficiente
para queimarmos calorias.
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Sei que em novembro,
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quando estiver tentando perder
os quilos que ganhei na gravidez,
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adoraria um aparelho que pudesse
me dizer como fazer isso.
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Realmente não sei de que outro modo dizer
que a química é simplesmente fantástica.
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E possibilita todos
esses aparelhos eletrônicos.
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Então da próxima vez
que enviar uma mensagem
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ou tirar uma selfie,
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pensem em todos os átomos
que trabalham duro
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e na inovação por trás deles.
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Quem sabe?
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Talvez alguns de vocês
assistindo a essa palestra,
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em seu dispositivo móvel,
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decidam que querem ser auxiliares
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da Capitã Química,
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a verdadeira heroína
dos dispositivos eletrônicos.
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Obrigada pela atenção
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e obrigada, química!
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