Como os smartphones realmente funcionam

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".

Quando comecei o ensino médio
com meu celular Nokia,

pensei ter o substituto mais legal

para meu velho walkie-talkie rosa.

Com a vantagem de que eu poderia
enviar mensagens e ligar para meus amigos

de onde estivesse,

em vez de fingirmos,

como quando brincávamos no nosso quintal.

Serei honesta:

até então, eu não havia pensado
em como esses aparelhos eram feitos.

Eles só apareciam numa manhã de Natal.

Então, talvez fossem feitos
pelos elfos do Papai Noel.

Farei uma pergunta a vocês:

quem seriam os elfos
que produzem esses aparelhos?

Se perguntar a muitas pessoas que conheço,

elas diriam que são engenheiros
de software do Vale do Silício,

trabalhando com códigos.

Mas muito deve ser feito a esses aparelhos

antes de estarem prontos para codificação.

A produção deles começa num nível atômico.

Se vocês me perguntassem,

eu diria que os elfos são os químicos.

Exatamente, os químicos.

A química é a heroína
das comunicações eletrônicas.

E minha meta é convencer vocês

a concordarem comigo.

Vamos começar pelo básico

e olharmos dentro desses aparelhos
incrivelmente viciadores.

Porque sem a química,

essa autoestrada da informação que amamos

seria somente um peso de papel
reluzente e bem caro.

A química viabiliza todas essas camadas.

Vamos começar pela tela.

Como acham que conseguimos essas cores
tão vivas e luminosas que amamos tanto?

Então, digo a vocês:

há polímeros orgânicos integrados na tela

que captam a energia e a transformam
nas cores azul, vermelho e verde

que curtimos nas nossas fotos.

E se observarmos a bateria?

Aqui temos uma pesquisa intensa.

Como será que usam os princípios químicos
das baterias tradicionais

e os integram aos novos eletrodos
de alta área de superfície,

para podermos ter maior carga
em menos espaço,

para que o nosso aparelho
possa carregar o dia inteiro,

enquanto tiramos "selfies",

sem ter que deixá-lo carregando
ou ficarmos presos à tomada?

E se observarmos os adesivos
que unem todas as partes,

para que possam suportar o uso frequente?

Afinal, como uma "millennial",

tenho que checar meu celular
pelo menos umas 200 vezes ao dia.

E, nesse processo,
deixá-lo cair duas ou três vezes.

Mas qual é o verdadeiro
cérebro desses aparelhos?

O que faz com que eles trabalhem
do modo que adoramos?

Tudo isso tem a ver com componentes
elétricos e circuitos embutidos

numa placa de circuito impresso.

Talvez prefiram a palavra "placa-mãe",
da qual já devem ter ouvido falar.

Não se fala muito
dessa placa de circuitos,

e, honestamente, não sei por quê.

Talvez por ser a camada mais feia,

escondida abaixo de todas
as camadas mais bonitas.

Mas chegou a hora
dessa camada "Clark Kent"

receber o troféu "Superman" que merece.

Pergunto a vocês:

o que é uma placa de circuito impresso?

Considerem a seguinte metáfora:

pensem na cidade onde vocês moram.

Vocês têm alguns lugares de interesse:

sua casa, trabalho, restaurantes,

algumas Starbucks em cada esquina.

Então as ruas são construídas
para conectar esses lugares.

A placa de circuito impresso é isso.

Só que, em vez restaurantes, por exemplo,

temos transistores nos chips,

capacitores, resistores
e outros componentes elétricos

que precisam se comunicar entre si.

E o que seriam nossas autoestradas?

Bem, criamos minúsculos fios de cobre.

Então, a próxima pergunta
é como eles são fabricados?

Eles são muito pequenos.

Será que basta ir
a uma loja de ferramentas,

comprar alguns fios de cobre,
um cortador de fios,

cortar aqui e ali, serrar tudo e, pronto,

temos uma placa de circuito impresso?

Sem chance.

Esses fios são muito pequenos para isso.

Então, temos que nos apoiar
na nossa amiga: a química.

O processo químico da produção
de microfios de cobre

é aparentemente fácil.

Começamos com uma solução

de esferas de cobre
carregadas positivamente.

Uma placa de circuito impresso
isolante é adicionada.

E alimentamos essas esferas
carregadas positivamente

com elétrons carregados negativamente
com a adição de formaldeído à mistura.

Devem se lembrar dele.

O cheiro característico

usado para preservar sapos
nas aulas de biologia.

Acontece que podemos usá-lo
para mais do que isso,

e é o componente-chave
para fabricar microfios de cobre.

Os elétrons do formaldeído são conduzidos

a saltar nas esferas de cobre
carregadas positivamente.

E isso se deve a um processo
chamado reação redox.

E, quando ele acontece,
podemos fazer com que as esferas

positivamente carregadas

se tornem cobre brilhante, reluzente,

metálico e condutor.

E, uma vez que temos o cobre condutor,
estamos a todo vapor.

E podemos fazer os componentes
elétricos se comunicarem entre si.

Obrigada, mais uma vez, química.

E vamos refletir sobre o quanto
chegamos longe com a química.

Obviamente, em comunicações eletrônicas,

o tamanho importa.

Vamos pensar em quanto
podemos diminuir nossos aparelhos.

Podemos ir dos celulares da década de 1990

até algo um pouco mais compacto
como celulares atuais, que cabem no bolso.

Mas, sejamos honestos:

nada cabe nos bolsos das calças femininas,

isso se você encontrar calças com bolsos.

(Risos)

E não acho que a química
possa resolver esse problema.

Mas, mais importante que diminuir
o tamanho do aparelho em si,

é como diminuir seu circuito elétrico
e deixá-lo 100 vezes menor,

para passar um circuito de uma escala
micro para nanométrica?

Vamos admitir: todos nós queremos
celulares mais potentes e rápidos.

Maior potência e rapidez
requer mais circuitos.

Como fazemos isso?

Não temos raios mágicos
redutores eletromagnéticos

como o do professor Wayne Szalinski
de "Querida, Encolhi as Crianças",

que encolheu os filhos dele,
acidentalmente, claro.

Ou temos?

Na verdade, nessa área,

há um processo muito similar

chamado de fotolitografia.

Nele, usamos radiação eletromagnética,

que tendemos a chamar de luz,

e a usamos para encolher algumas
partes do circuito.

Então, podemos colocar mais deles
em um espaço bem pequeno.

Acontece assim:

tudo começa com um substrato

que tem um filme fotossensível

e, então, o cobrimos com uma película,

com um padrão de linhas e detalhes tênues

que farão com que o celular
funcione como queremos.

E, então, a expomos à luz intensa
que reluz através da película,

e cria uma sombra do padrão na superfície.

Sempre que a luz passar pela película

uma reação química vai acontecer.

Isso vai queimar a imagem
desse padrão no substrato.

E a pergunta que fariam é:

"Como passamos de imagens queimadas
a linhas refinadas e detalhes claros?"

Para isso, usamos uma solução química

chamada revelador.

E ele é especial.

Ele remove seletivamente
todas as áreas não expostas,

deixando as linhas refinadas
e detalhes limpos,

fazendo com que nossos aparelhos
em miniatura funcionem.

Então, usamos a química
para construir nossos aparelhos,

e também para diminuí-los.

Então, provavelmente os convenci
que a química é a verdadeira heroína.

E podemos encerrar aqui.

(Aplausos)

Esperem, ainda não acabei!

Não tão rápido!

Porque somos seres humanos
e, como tal, sempre queremos mais.

Vamos pensar em como usar a química
para fazer mais pelos aparelhos.

Agora nos dizem que queremos
algo chamado 5G,

ou a prometida quinta geração de wireless.

Vocês já devem ter ouvido falar do 5G
em comerciais que começaram a aparecer.

Ou talvez alguns de vocês até já o usaram
nas Olimpíadas de Inverno de 2018.

O que mais me impressiona com o 5G

é que, quando estou atrasada,
saindo de casa para pegar um avião,

posso baixar filmes no meu aparelho
em 40 segundos em vez de 40 minutos.

Mas quando tivermos 5G de verdade,

vai ser muito mais do que
quantos filmes vamos baixar.

A questão é por que o verdadeiro 5G
não é realidade?

Vou contar um segredo.

É muito fácil responder.

É simplesmente difícil de se fazer.

Se usarmos materiais tradicionais e cobre
para construir aparelhos 5G,

o sinal não chega a seu destino final.

Tradicionalmente,

utilizamos camadas insuladoras ásperas
para suportar fios de cobre.

Imaginem fixadores de velcro.

É a aspereza das duas partes
que as fazem permanecer unidas.

Isso é muito importante,
se você quer um aparelho

que dure mais do que leva
pra você tirá-lo da caixa

e começar a instalar aplicativos.

Mas essa aspereza causa um problema.

Nas altas velocidades do 5G,

o sinal tem que caminhar
perto dessa aspereza,

o que faz com que ele se perca
antes de chegar ao destino final.

Imaginem uma cordilheira

com um complexo sistema de estradas
que a atravessam,

e você precisa chegar do outro lado.

Precisamos concordar

que provavelmente levaria muito tempo,

e você talvez se perderia,

se tivesse que subir e descer
todas as montanhas,

em vez de perfurar um túnel,
que poderia seguir em linha reta.

Acontece o mesmo com os aparelhos 5G.

Se pudéssemos remover essa aspereza,

poderíamos enviar o sinal 5G
de modo direto e ininterrupto.

Muito bom, não é?

Mas espera.

Não acabei de dizer
que precisamos da aspereza

para manter esse aparelho unido?

E, retirando a aspereza, o cobre
não aderiria mais ao substrato.

Imaginem construir
uma casa com peças de Lego,

com todos os formatos que se encaixam,

ao contrário de blocos lisos.

Qual dos dois terá
mais integridade estrutural

quando a criança de dois anos
entrar correndo, fingindo ser o Godzilla.

e derrubando tudo?

Ou e se colocássemos cola
nesses blocos lisos?

É isso que a indústria está esperando:

que químicos projetem
superfícies niveladas

com maior aderência intrínseca
para alguns dos fios de cobre.

E quando solucionarmos
esse problema, e vamos,

trabalharemos com físicos e engenheiros

para resolver todos os desafios do 5G.

Então o número de aplicações vai disparar.

Sim, teremos coisas como carros autônomos,

porque a rede de dados
suportará as velocidades

e a quantidade de informações
necessárias para que isso aconteça.

Mas vamos começar a usar a imaginação.

Posso imaginar ir a um restaurante
com um amigo alérgico a amendoim,

pegar meu celular,

passá-lo sobre a comida,

e a comida nos dá uma resposta
muito importante para a pergunta:

mortal ou seguro para comer?

Ou talvez nosso dispositivo será tão bom

em processar informações sobre nós,
que se tornará nosso "personal trainer".

E ele saberá o modo mais eficiente
para queimarmos calorias.

Sei que em novembro,

quando estiver tentando perder
os quilos que ganhei na gravidez,

adoraria um aparelho que pudesse
me dizer como fazer isso.

Realmente não sei de que outro modo dizer
que a química é simplesmente fantástica.

E possibilita todos
esses aparelhos eletrônicos.

Então da próxima vez
que enviar uma mensagem

ou tirar uma selfie,

pensem em todos os átomos
que trabalham duro

e na inovação por trás deles.

Quem sabe?

Talvez alguns de vocês
assistindo a essa palestra,

em seu dispositivo móvel,

decidam que querem ser auxiliares

da Capitã Química,

a verdadeira heroína
dos dispositivos eletrônicos.

Obrigada pela atenção

e obrigada, química!

(Aplausos)