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Como os "smartphones" realmente funcionam

  • 0:01 - 0:05
    Quando entrei no ensino secundário
    com o meu novo telemóvel da Nokia,
  • 0:05 - 0:08
    pensava que tinha o substituto
    novo e mais moderno
  • 0:08 - 0:11
    para o meu antigo "walkie-talkie"
    cor-de-rosa princesa.
  • 0:11 - 0:14
    Só que agora, os meus amigos e eu
    podíamos enviar mensagens
  • 0:14 - 0:16
    ou falar uns com os outros
    onde quer que estivéssemos,
  • 0:16 - 0:17
    em vez de fingir,
  • 0:17 - 0:20
    quando corríamos nos nossos quintais.
  • 0:20 - 0:22
    Vou ser honesta.
  • 0:22 - 0:26
    Naquela época, eu não pensava muito
    sobre como eram feitos estes aparelhos.
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    Geralmente apareciam
    na manhã de Natal,
  • 0:29 - 0:32
    portanto, talvez fossem feitos
    pelos elfos na oficina do Pai Natal.
  • 0:33 - 0:35
    Vou fazer-vos uma pergunta.
  • 0:35 - 0:39
    Quem acham que são os reais
    duendes que fazem estes aparelhos?
  • 0:39 - 0:42
    Se eu perguntar isto
    a muitas pessoas que conheço,
  • 0:42 - 0:45
    dirão que são os engenheiros
    informáticos de Silicon Valley,
  • 0:45 - 0:48
    que programam os códigos.
  • 0:48 - 0:50
    Mas muito tem de acontecer
    a estes dispositivos
  • 0:50 - 0:53
    antes de eles estarem preparados
    para qualquer tipo de código.
  • 0:53 - 0:56
    Estes aparelhos começam
    a um nível atómico.
  • 0:56 - 0:58
    Então, se me perguntarem,
  • 0:58 - 1:01
    os verdadeiros duendes são os químicos.
  • 1:01 - 1:04
    Isso mesmo, eu disse os químicos.
  • 1:04 - 1:08
    A química é a heroína
    das comunicações eletrónicas.
  • 1:08 - 1:11
    E hoje o meu objetivo é convencer-vos
  • 1:11 - 1:13
    a concordarem comigo.
  • 1:14 - 1:16
    Vamos começar de forma simples,
  • 1:16 - 1:20
    e vejam o interior destes aparelhos
    insanamente viciantes.
  • 1:20 - 1:22
    Porque, sem química,
  • 1:22 - 1:26
    o que é uma autoestrada
    de informação que adoramos,
  • 1:26 - 1:30
    seria apenas um pisa-papel
    bastante caro e brilhante.
  • 1:31 - 1:34
    A química possibilita todas estas camadas.
  • 1:34 - 1:36
    Vamos começar pelo ecrã.
  • 1:36 - 1:39
    Como acham que conseguimos
    estas cores vivas e luminosas
  • 1:39 - 1:41
    de que tanto gostamos?
  • 1:41 - 1:43
    Vou dizer-vos.
  • 1:43 - 1:45
    Há polímeros orgânicos
    incorporados no ecrã,
  • 1:46 - 1:50
    que usam a eletricidade, transformando-a
    no azul, vermelho e verde
  • 1:50 - 1:52
    que apreciamos nas nossas imagens.
  • 1:53 - 1:55
    E se mudarmos para a bateria?
  • 1:55 - 1:57
    Há investigação bastante intensa.
  • 1:58 - 2:01
    Como é que tiramos partido dos princípios
    químicos das baterias tradicionais
  • 2:01 - 2:05
    e os juntamos aos novos elétrodos
    de alta área de superfície,
  • 2:05 - 2:08
    para podermos carregar mais carga
    numa pegada mais pequena de espaço,
  • 2:08 - 2:11
    para podermos alimentar
    os nossos aparelhos o dia todo,
  • 2:11 - 2:13
    enquanto tiramos "selfies",
  • 2:13 - 2:15
    sem termos de recarregar as baterias
  • 2:15 - 2:17
    ou sentarmo-nos amarrados a uma tomada?
  • 2:18 - 2:21
    E se passarmos para os adesivos
    que ligam isto tudo,
  • 2:22 - 2:25
    para poder aguentar
    o nosso uso frequente?
  • 2:25 - 2:27
    Como sou da geração da Internet,
  • 2:27 - 2:30
    tenho de pegar no meu telemóvel
    pelo menos 200 vezes por dia,
  • 2:30 - 2:34
    e, ao fazê-lo, deixo-o cair
    umas duas a três vezes.
  • 2:36 - 2:39
    Mas quais são os verdadeiros
    cérebros destes dispositivos?
  • 2:39 - 2:42
    O que os faz trabalhar da forma
    que tanto gostamos?
  • 2:42 - 2:45
    Tudo isso relaciona-se com
    componentes elétricos e circuitos
  • 2:45 - 2:49
    que estão amarrados a uma
    placa de circuito impresso.
  • 2:49 - 2:51
    Ou talvez vocês prefiram
    uma metáfora biológica
  • 2:51 - 2:54
    — a placa-mãe, como talvez
    já tenham ouvido dizer.
  • 2:55 - 2:58
    Não se fala tanto
    em placa de circuito impresso
  • 2:58 - 3:01
    e, vou ser franca, não entendo porquê.
  • 3:01 - 3:03
    Se calhar é por ser
    a camada menos sensual
  • 3:03 - 3:07
    e está escondida sob todas
    as outras camadas elegantes.
  • 3:07 - 3:10
    Mas está na altura de dar
    a esta camada Clark Kent
  • 3:10 - 3:13
    o elogio digno de Super-Homem
    que ela merece.
  • 3:14 - 3:16
    E faço-vos uma pergunta.
  • 3:16 - 3:19
    O que acham que é uma
    placa de circuito impresso?
  • 3:20 - 3:22
    Considerem uma metáfora.
  • 3:22 - 3:24
    Pensem na cidade em que vivem.
  • 3:24 - 3:27
    Todos têm aqueles pontos de interesse
    a que querem chegar:
  • 3:27 - 3:30
    a casa, o trabalho, os restaurantes,
  • 3:30 - 3:33
    alguns Starbucks em cada quarteirão.
  • 3:33 - 3:37
    Então construímos estradas
    que os conectam todos juntos.
  • 3:38 - 3:40
    Isso é o que é uma placa
    de circuito impresso.
  • 3:40 - 3:43
    Só que em vez de ter coisas
    como restaurantes,
  • 3:43 - 3:47
    temos transístores em "chips",
  • 3:47 - 3:49
    condensadores, resistências,
  • 3:49 - 3:51
    todos esses componentes elétricos
  • 3:51 - 3:54
    que têm de encontrar uma maneira
    de falarem uns com os outros.
  • 3:54 - 3:56
    Então, como são as nossas estradas?
  • 3:57 - 4:00
    Nós construímos pequenos fios de cobre.
  • 4:01 - 4:02
    A próxima pergunta é:
  • 4:02 - 4:04
    como é que fazemos estes
    pequenos fios de cobre?
  • 4:04 - 4:06
    São mesmo pequenos.
  • 4:06 - 4:08
    Será que vamos à loja de ferramentas,
  • 4:08 - 4:11
    pegamos num rolo de fio de cobre,
  • 4:11 - 4:14
    pegamos num alicate,
    um pequeno corte aqui, outro ali,
  • 4:14 - 4:18
    montamos tudo junto e depois, bang
    — temos a placa de circuito impresso?
  • 4:18 - 4:19
    De modo algum.
  • 4:19 - 4:22
    Estes fios são demasiado
    pequenos para isso.
  • 4:22 - 4:26
    Por isso, temos de confiar
    na nossa amiga: a química.
  • 4:27 - 4:30
    O processo químico para fazer
    estes minúsculos fios de cobre
  • 4:30 - 4:32
    é aparentemente simples.
  • 4:32 - 4:34
    Começamos com uma solução
  • 4:34 - 4:37
    de esferas de cobre com cargas positivas.
  • 4:37 - 4:42
    Depois, adicionamos-lhes uma placa
    de circuito impresso isolante.
  • 4:42 - 4:45
    E alimentamos essas esferas
    de carga positiva
  • 4:45 - 4:47
    com eletrões de carga negativa
  • 4:47 - 4:49
    ao adicionar formaldeído à mistura.
  • 4:49 - 4:51
    Devem-se lembrar do formaldeído.
  • 4:51 - 4:53
    Um odor bastante distinto,
  • 4:53 - 4:56
    usado para preservar as rãs
    nas aulas de biologia.
  • 4:56 - 4:59
    Acontece que consegue fazer
    muito mais do que isso.
  • 4:59 - 5:01
    É mesmo uma componente chave
  • 5:01 - 5:04
    para fazer estes fios de cobre minúsculos.
  • 5:04 - 5:08
    Os eletrões em formaldeído têm um impulso.
  • 5:08 - 5:12
    Tentam saltar por cima daquelas
    esferas de cobre de carga positiva.
  • 5:12 - 5:17
    E tudo isso devido a um processo
    conhecido como a química redox.
  • 5:17 - 5:18
    Quando isso acontece,
  • 5:18 - 5:22
    podemos pegar nestas esferas
    de cobre com carga positiva
  • 5:22 - 5:28
    e transformá-las num cobre
    brilhante, metálico e condutor.
  • 5:29 - 5:31
    E depois de termos cobre condutor,
  • 5:31 - 5:32
    seguimos a todo o vapor.
  • 5:33 - 5:35
    Conseguimos que todos
    os componentes elétricos
  • 5:35 - 5:36
    falem entre si.
  • 5:36 - 5:39
    Por isso, mais uma vez
    obrigada à química.
  • 5:40 - 5:42
    Vamos pegar num pensamento
  • 5:42 - 5:45
    e pensar até que ponto
    chegámos graças à química.
  • 5:46 - 5:48
    Claro, nas comunicações eletrónicas,
  • 5:48 - 5:50
    o tamanho é importante.
  • 5:50 - 5:53
    Por isso, vamos pensar em como
    podemos encolher os aparelhos,
  • 5:53 - 5:57
    para podermos passar do nosso
    telemóvel dos anos 90, à Zack Morris,
  • 5:57 - 5:59
    para algo um bocado mais compacto,
  • 5:59 - 6:02
    como os telemóveis de hoje
    que cabem no bolso.
  • 6:02 - 6:04
    Porém, sejamos honestas:
  • 6:04 - 6:07
    nada consegue caber
    nos bolsos das calças das senhoras,
  • 6:07 - 6:10
    se é que conseguem encontrar
    um par de calças com bolsos.
  • 6:10 - 6:12
    (Risos)
  • 6:12 - 6:15
    Acho que a química não consegue
    ajudar nesse problema.
  • 6:17 - 6:20
    Mas mais importante do que
    encolher o aparelho,
  • 6:20 - 6:23
    é como encolhemos o circuito dentro dele,
  • 6:23 - 6:25
    e o encolhemos 100 vezes,
  • 6:25 - 6:28
    para podermos fazer passar
    o circuito de uma micro-escala
  • 6:28 - 6:30
    para uma escala nanométrica.
  • 6:31 - 6:32
    Porque, diga-se a verdade,
  • 6:32 - 6:36
    neste momento, todos queremos
    telemóveis mas potentes e rápidos.
  • 6:36 - 6:40
    E mais potência e mais rapidez
    requerem mais circuitos.
  • 6:41 - 6:43
    Então, como fazemos isso?
  • 6:43 - 6:47
    Não temos nenhum raio de encolher,
    eletromagnético e mágico,
  • 6:47 - 6:50
    como o professor Wayne Szalinski usou
    no "Querida, Eu Encolhi os Miúdos"
  • 6:50 - 6:52
    para encolher os filhos,
  • 6:52 - 6:53
    por acidente, claro.
  • 6:54 - 6:55
    Ou será que temos?
  • 6:56 - 6:58
    Na verdade, nesta área,
  • 6:58 - 7:01
    há um processo bastante
    semelhante a isso
  • 7:01 - 7:03
    que se chama fotolitografia.
  • 7:04 - 7:07
    Na fotolitografia, pegamos
    em radiação eletromagnética,
  • 7:07 - 7:09
    ou aquilo a que chamamos luz,
  • 7:09 - 7:12
    e usamo-la para encolher
    uma parte daquele circuito,
  • 7:12 - 7:16
    para podermos comprimi-lo ainda mais
    num espaço muito pequeno.
  • 7:18 - 7:20
    Como é que isto funciona?
  • 7:20 - 7:22
    Começamos com um substrato
  • 7:22 - 7:25
    que tem um filme sensível à luz.
  • 7:25 - 7:28
    Depois cobrimo-lo com uma máscara
    que tem por cima
  • 7:28 - 7:31
    um padrão de linhas finas
    e de funcionalidades
  • 7:31 - 7:34
    que vão fazer o telemóvel trabalhar
    da forma que queremos.
  • 7:34 - 7:38
    Depois, expomos a máscara,
    a uma luz brilhante
  • 7:38 - 7:41
    de forma que a sombra
    do padrão aparece na superfície.
  • 7:42 - 7:45
    Em qualquer lado a que a luz
    conseguir chegar através da máscara,
  • 7:45 - 7:48
    vai causar uma reação química.
  • 7:48 - 7:52
    E isso irá queimar a imagem
    daquele padrão no substrato.
  • 7:53 - 7:55
    É provável que vocês estejam a pensar:
  • 7:55 - 7:57
    "Como passamos de uma imagem queimada
  • 7:57 - 8:00
    "para nítidas linhas finas
    e funcionalidades?"
  • 8:00 - 8:02
    Para isso, temos de usar
    uma solução química
  • 8:02 - 8:04
    chamada revelador.
  • 8:04 - 8:06
    Esta solução é especial.
  • 8:06 - 8:10
    Consegue pegar em todas
    as áreas não expostas
  • 8:10 - 8:12
    e removê-las seletivamente,
  • 8:12 - 8:15
    deixando para trás linhas finas
    e limpas e funcionalidades,
  • 8:15 - 8:18
    pondo a trabalhar
    os nossos aparelhos miniaturizados.
  • 8:19 - 8:22
    Usámos a química para
    construir os dispositivos,
  • 8:22 - 8:25
    e já a usámos para encolher
    os dispositivos.
  • 8:26 - 8:29
    Talvez já vos tenha convencido
    que a química é a nossa heroína,
  • 8:29 - 8:31
    e podíamos terminar já esta palestra.
  • 8:31 - 8:32
    (Aplausos)
  • 8:32 - 8:34
    Calma, ainda não acabámos.
  • 8:34 - 8:35
    Não tão depressa.
  • 8:35 - 8:37
    Porque somos todos humanos.
  • 8:37 - 8:40
    E enquanto humana,
    eu quero sempre mais.
  • 8:40 - 8:42
    Quero pensar em como usar a química
  • 8:42 - 8:44
    para extrair mais de um dispositivo.
  • 8:46 - 8:50
    Agora, andam-nos a dizer
    que queremos a 5G,
  • 8:50 - 8:53
    ou seja, a prometida
    quinta geração de redes sem fio.
  • 8:53 - 8:56
    Vocês já devem ter ouvido falar do 5G
  • 8:56 - 8:58
    em anúncios que estão
    a começar a aparecer.
  • 8:59 - 9:01
    Ou talvez alguns de vocês
    já tenham experimentado
  • 9:01 - 9:04
    nos Jogos Olímpicos de Inverno de 2018.
  • 9:04 - 9:06
    O que mais me entusiasma no 5G
  • 9:06 - 9:10
    é que, quando estiver atrasada
    a sair de casa para apanhar um avião,
  • 9:10 - 9:13
    posso baixar filmes
    no meu dispositivo em 40 segundos
  • 9:13 - 9:15
    em vez de 40 minutos.
  • 9:16 - 9:18
    Mas quando chegar o verdadeiro 5G,
  • 9:18 - 9:20
    vai ser muito mais
    do que quantos filmes
  • 9:20 - 9:22
    podemos colocar no nosso dispositivo.
  • 9:22 - 9:26
    Então a pergunta é: porque é
    que o verdadeiro 5G ainda não chegou?
  • 9:26 - 9:29
    E vou contar um pequeno segredo.
  • 9:29 - 9:31
    É muito fácil de responder.
  • 9:31 - 9:34
    É simplesmente difícil de fazer.
  • 9:34 - 9:37
    Estão a ver, se usarmos
    esses materiais tradicionais e o cobre
  • 9:37 - 9:39
    para construir dispositivos 5G,
  • 9:39 - 9:42
    o sinal não consegue chegar
    ao seu destino final.
  • 9:44 - 9:48
    Habitualmente, usamos
    camadas isolantes ásperas
  • 9:48 - 9:51
    para aguentar fios de cobre.
  • 9:51 - 9:53
    Pensem nos fechos de velcro.
  • 9:53 - 9:57
    É a aspereza das duas peças
    que os torna aderentes
  • 9:58 - 10:01
    Isso é muito importante
    se queremos ter um dispositivo
  • 10:01 - 10:02
    que dure mais tempo
  • 10:02 - 10:04
    do que o necessário
    para tirá-lo da caixa
  • 10:04 - 10:07
    e começarmos a instalar nele
    todos os aplicativos.
  • 10:07 - 10:10
    Mas essa aspereza causa um problema.
  • 10:10 - 10:13
    Com a alta velocidade da 5G
  • 10:13 - 10:17
    o sinal tem de passar
    junto dessa aspereza,
  • 10:17 - 10:21
    e perder-se-á antes de chegar
    ao seu destino final.
  • 10:22 - 10:24
    Pensem numa cordilheira.
  • 10:24 - 10:28
    Temos um sistema complexo
    de estradas que sobem e sobem,
  • 10:28 - 10:30
    e queremos chegar ao outro lado.
  • 10:30 - 10:32
    Não concordam comigo
  • 10:32 - 10:35
    que, provavelmente,
    levaríamos muito tempo,
  • 10:35 - 10:37
    e provavelmente nos perderíamos,
  • 10:37 - 10:40
    se tivéssemos de subir e descer
    todas as montanhas,
  • 10:40 - 10:42
    em vez de perfurarmos um túnel plano
  • 10:42 - 10:45
    que pudesse seguir em frente?
  • 10:45 - 10:47
    É a mesma coisa
    nos nossos dispositivos 5G.
  • 10:47 - 10:50
    Se pudéssemos remover essa aspereza,
  • 10:50 - 10:52
    podemos enviar o sinal 5G
  • 10:52 - 10:54
    direto, sem interrupção.
  • 10:54 - 10:55
    Parece muito bom, não é?
  • 10:56 - 10:57
    Mas esperem,
  • 10:57 - 11:00
    não acabei de dizer
    que precisávamos dessa aspereza
  • 11:00 - 11:01
    para manter o dispositivo unido?
  • 11:01 - 11:03
    E se a eliminarmos,
    ficamos numa situação
  • 11:03 - 11:06
    em que o cobre não vai aderir
    ao substrato subjacente.
  • 11:08 - 11:10
    Pensem na construção
    de uma casa com blocos de Lego,
  • 11:11 - 11:14
    com todas as peças de cantos e recantos
    que servem de travão
  • 11:15 - 11:17
    e de outra só com blocos simples.
  • 11:17 - 11:21
    Qual delas vai ter
    maior integridade estrutural
  • 11:21 - 11:24
    quando a criança de dois anos
    entrar aos pulos na sala,
  • 11:24 - 11:26
    tentando ser o Godzilla
    e derrubar tudo?
  • 11:27 - 11:30
    E se colocarmos cola
    naqueles blocos lisos?
  • 11:31 - 11:34
    É disso que a indústria está à espera.
  • 11:34 - 11:37
    Estão à espera que os químicos
    projetem superfícies novas e lisas
  • 11:37 - 11:40
    com maior adesão inerente
  • 11:40 - 11:42
    para alguns desses fios de cobre.
  • 11:42 - 11:44
    Quando resolvermos esse problema
  • 11:44 - 11:46
    — e vamos resolver o problema,
  • 11:46 - 11:48
    e vamos trabalhar
    com físicos e engenheiros
  • 11:48 - 11:51
    para resolver todos os desafios do 5G —
  • 11:51 - 11:55
    o número de aplicações vai disparar.
  • 11:55 - 11:58
    E aí sim, teremos coisas
    como carros autónomos,
  • 11:58 - 12:01
    porque agora as redes de dados
    podem lidar com as velocidades
  • 12:01 - 12:05
    e a quantidade de informações
    necessárias para fazerem esse trabalho.
  • 12:05 - 12:07
    Mas usemos a imaginação.
  • 12:08 - 12:12
    Eu imagino ir a um restaurante
    com um amigo alérgico a amendoins,
  • 12:12 - 12:13
    pegar no meu telefone
  • 12:14 - 12:15
    abaná-lo sobre a comida
  • 12:15 - 12:17
    e esperar que a comida nos dê
  • 12:17 - 12:20
    uma resposta muito
    importante a uma pergunta:
  • 12:20 - 12:24
    "É mortal ou seguro para consumo?"
  • 12:24 - 12:27
    Ou talvez os nossos dispositivos
    passem a ser tão bons
  • 12:27 - 12:30
    no processamento
    de informações sobre nós,
  • 12:30 - 12:33
    que se tornarão
    nos nossos "personal trainers".
  • 12:33 - 12:36
    Saberão qual a maneira mais eficaz
    de queimarmos calorias.
  • 12:36 - 12:38
    Eu sei que, em novembro próximo,
  • 12:38 - 12:41
    quando tentar queimar
    alguns desses quilos de gravidez,
  • 12:41 - 12:45
    adoraria um dispositivo
    que me dissesse como fazer isso.
  • 12:45 - 12:47
    Eu não sei outra maneira de dizer isto,
  • 12:47 - 12:49
    exceto que a química é fantástica.
  • 12:49 - 12:53
    E possibilita todos estes
    dispositivos eletrónicos.
  • 12:53 - 12:57
    Da próxima vez que enviarem um texto
    ou tirarem uma "selfie",
  • 12:57 - 13:00
    pensem em todos os átomos
    que trabalham no duro
  • 13:00 - 13:03
    e a inovação que veio antes deles.
  • 13:03 - 13:04
    Quem sabe,
  • 13:04 - 13:07
    talvez alguns de vocês.
    que estão a ouvir esta conversa,
  • 13:07 - 13:09
    talvez até no vosso dispositivo móvel,
  • 13:09 - 13:11
    decidam que também
    querem ser um auxiliar
  • 13:11 - 13:13
    do Capitão Química,
  • 13:13 - 13:16
    o verdadeiro herói
    dos dispositivos eletrónicos.
  • 13:16 - 13:18
    Obrigada pela vossa atenção,
  • 13:18 - 13:20
    e obrigada, química.
  • 13:20 - 13:22
    (Aplausos)
Title:
Como os "smartphones" realmente funcionam
Speaker:
Cathy Mulzer
Description:

Já imaginou como funciona o seu "smartphone"? Dê um passeio a nível atómico com a cientista Cathy Mulzer, que revela como quase todos os componentes dos nossos dispositivos de alta potência existem graças aos químicos — e não aos empresários de Silicon Valley em que pensa a maioria das pessoas. Como ela diz: "A química é o herói das comunicações eletrónicas".

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Video Language:
English
Team:
TED
Project:
TEDTalks
Duration:
13:36

Portuguese subtitles

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