Como os "smartphones" realmente funcionam

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".

Quando entrei no ensino secundário
com o meu novo telemóvel da Nokia,

pensava que tinha o substituto
novo e mais moderno

para o meu antigo "walkie-talkie"
cor-de-rosa princesa.

Só que agora, os meus amigos e eu
podíamos enviar mensagens

ou falar uns com os outros
onde quer que estivéssemos,

em vez de fingir,

quando corríamos nos nossos quintais.

Vou ser honesta.

Naquela época, eu não pensava muito
sobre como eram feitos estes aparelhos.

Geralmente apareciam
na manhã de Natal,

portanto, talvez fossem feitos
pelos elfos na oficina do Pai Natal.

Vou fazer-vos uma pergunta.

Quem acham que são os reais
duendes que fazem estes aparelhos?

Se eu perguntar isto
a muitas pessoas que conheço,

dirão que são os engenheiros
informáticos de Silicon Valley,

que programam os códigos.

Mas muito tem de acontecer
a estes dispositivos

antes de eles estarem preparados
para qualquer tipo de código.

Estes aparelhos começam
a um nível atómico.

Então, se me perguntarem,

os verdadeiros duendes são os químicos.

Isso mesmo, eu disse os químicos.

A química é a heroína
das comunicações eletrónicas.

E hoje o meu objetivo é convencer-vos

a concordarem comigo.

Vamos começar de forma simples,

e vejam o interior destes aparelhos
insanamente viciantes.

Porque, sem química,

o que é uma autoestrada
de informação que adoramos,

seria apenas um pisa-papel
bastante caro e brilhante.

A química possibilita todas estas camadas.

Vamos começar pelo ecrã.

Como acham que conseguimos
estas cores vivas e luminosas

de que tanto gostamos?

Vou dizer-vos.

Há polímeros orgânicos
incorporados no ecrã,

que usam a eletricidade, transformando-a
no azul, vermelho e verde

que apreciamos nas nossas imagens.

E se mudarmos para a bateria?

Há investigação bastante intensa.

Como é que tiramos partido dos princípios
químicos das baterias tradicionais

e os juntamos aos novos elétrodos
de alta área de superfície,

para podermos carregar mais carga
numa pegada mais pequena de espaço,

para podermos alimentar
os nossos aparelhos o dia todo,

enquanto tiramos "selfies",

sem termos de recarregar as baterias

ou sentarmo-nos amarrados a uma tomada?

E se passarmos para os adesivos
que ligam isto tudo,

para poder aguentar
o nosso uso frequente?

Como sou da geração da Internet,

tenho de pegar no meu telemóvel
pelo menos 200 vezes por dia,

e, ao fazê-lo, deixo-o cair
umas duas a três vezes.

Mas quais são os verdadeiros
cérebros destes dispositivos?

O que os faz trabalhar da forma
que tanto gostamos?

Tudo isso relaciona-se com
componentes elétricos e circuitos

que estão amarrados a uma
placa de circuito impresso.

Ou talvez vocês prefiram
uma metáfora biológica

— a placa-mãe, como talvez
já tenham ouvido dizer.

Não se fala tanto
em placa de circuito impresso

e, vou ser franca, não entendo porquê.

Se calhar é por ser
a camada menos sensual

e está escondida sob todas
as outras camadas elegantes.

Mas está na altura de dar
a esta camada Clark Kent

o elogio digno de Super-Homem
que ela merece.

E faço-vos uma pergunta.

O que acham que é uma
placa de circuito impresso?

Considerem uma metáfora.

Pensem na cidade em que vivem.

Todos têm aqueles pontos de interesse
a que querem chegar:

a casa, o trabalho, os restaurantes,

alguns Starbucks em cada quarteirão.

Então construímos estradas
que os conectam todos juntos.

Isso é o que é uma placa
de circuito impresso.

Só que em vez de ter coisas
como restaurantes,

temos transístores em "chips",

condensadores, resistências,

todos esses componentes elétricos

que têm de encontrar uma maneira
de falarem uns com os outros.

Então, como são as nossas estradas?

Nós construímos pequenos fios de cobre.

A próxima pergunta é:

como é que fazemos estes
pequenos fios de cobre?

São mesmo pequenos.

Será que vamos à loja de ferramentas,

pegamos num rolo de fio de cobre,

pegamos num alicate,
um pequeno corte aqui, outro ali,

montamos tudo junto e depois, bang
— temos a placa de circuito impresso?

De modo algum.

Estes fios são demasiado
pequenos para isso.

Por isso, temos de confiar
na nossa amiga: a química.

O processo químico para fazer
estes minúsculos fios de cobre

é aparentemente simples.

Começamos com uma solução

de esferas de cobre com cargas positivas.

Depois, adicionamos-lhes uma placa
de circuito impresso isolante.

E alimentamos essas esferas
de carga positiva

com eletrões de carga negativa

ao adicionar formaldeído à mistura.

Devem-se lembrar do formaldeído.

Um odor bastante distinto,

usado para preservar as rãs
nas aulas de biologia.

Acontece que consegue fazer
muito mais do que isso.

É mesmo uma componente chave

para fazer estes fios de cobre minúsculos.

Os eletrões em formaldeído têm um impulso.

Tentam saltar por cima daquelas
esferas de cobre de carga positiva.

E tudo isso devido a um processo
conhecido como a química redox.

Quando isso acontece,

podemos pegar nestas esferas
de cobre com carga positiva

e transformá-las num cobre
brilhante, metálico e condutor.

E depois de termos cobre condutor,

seguimos a todo o vapor.

Conseguimos que todos
os componentes elétricos

falem entre si.

Por isso, mais uma vez
obrigada à química.

Vamos pegar num pensamento

e pensar até que ponto
chegámos graças à química.

Claro, nas comunicações eletrónicas,

o tamanho é importante.

Por isso, vamos pensar em como
podemos encolher os aparelhos,

para podermos passar do nosso
telemóvel dos anos 90, à Zack Morris,

para algo um bocado mais compacto,

como os telemóveis de hoje
que cabem no bolso.

Porém, sejamos honestas:

nada consegue caber
nos bolsos das calças das senhoras,

se é que conseguem encontrar
um par de calças com bolsos.

(Risos)

Acho que a química não consegue
ajudar nesse problema.

Mas mais importante do que
encolher o aparelho,

é como encolhemos o circuito dentro dele,

e o encolhemos 100 vezes,

para podermos fazer passar
o circuito de uma micro-escala

para uma escala nanométrica.

Porque, diga-se a verdade,

neste momento, todos queremos
telemóveis mas potentes e rápidos.

E mais potência e mais rapidez
requerem mais circuitos.

Então, como fazemos isso?

Não temos nenhum raio de encolher,
eletromagnético e mágico,

como o professor Wayne Szalinski usou
no "Querida, Eu Encolhi os Miúdos"

para encolher os filhos,

por acidente, claro.

Ou será que temos?

Na verdade, nesta área,

há um processo bastante
semelhante a isso

que se chama fotolitografia.

Na fotolitografia, pegamos
em radiação eletromagnética,

ou aquilo a que chamamos luz,

e usamo-la para encolher
uma parte daquele circuito,

para podermos comprimi-lo ainda mais
num espaço muito pequeno.

Como é que isto funciona?

Começamos com um substrato

que tem um filme sensível à luz.

Depois cobrimo-lo com uma máscara
que tem por cima

um padrão de linhas finas
e de funcionalidades

que vão fazer o telemóvel trabalhar
da forma que queremos.

Depois, expomos a máscara,
a uma luz brilhante

de forma que a sombra
do padrão aparece na superfície.

Em qualquer lado a que a luz
conseguir chegar através da máscara,

vai causar uma reação química.

E isso irá queimar a imagem
daquele padrão no substrato.

É provável que vocês estejam a pensar:

"Como passamos de uma imagem queimada

"para nítidas linhas finas
e funcionalidades?"

Para isso, temos de usar
uma solução química

chamada revelador.

Esta solução é especial.

Consegue pegar em todas
as áreas não expostas

e removê-las seletivamente,

deixando para trás linhas finas
e limpas e funcionalidades,

pondo a trabalhar
os nossos aparelhos miniaturizados.

Usámos a química para
construir os dispositivos,

e já a usámos para encolher
os dispositivos.

Talvez já vos tenha convencido
que a química é a nossa heroína,

e podíamos terminar já esta palestra.

(Aplausos)

Calma, ainda não acabámos.

Não tão depressa.

Porque somos todos humanos.

E enquanto humana,
eu quero sempre mais.

Quero pensar em como usar a química

para extrair mais de um dispositivo.

Agora, andam-nos a dizer
que queremos a 5G,

ou seja, a prometida
quinta geração de redes sem fio.

Vocês já devem ter ouvido falar do 5G

em anúncios que estão
a começar a aparecer.

Ou talvez alguns de vocês
já tenham experimentado

nos Jogos Olímpicos de Inverno de 2018.

O que mais me entusiasma no 5G

é que, quando estiver atrasada
a sair de casa para apanhar um avião,

posso baixar filmes
no meu dispositivo em 40 segundos

em vez de 40 minutos.

Mas quando chegar o verdadeiro 5G,

vai ser muito mais
do que quantos filmes

podemos colocar no nosso dispositivo.

Então a pergunta é: porque é
que o verdadeiro 5G ainda não chegou?

E vou contar um pequeno segredo.

É muito fácil de responder.

É simplesmente difícil de fazer.

Estão a ver, se usarmos
esses materiais tradicionais e o cobre

para construir dispositivos 5G,

o sinal não consegue chegar
ao seu destino final.

Habitualmente, usamos
camadas isolantes ásperas

para aguentar fios de cobre.

Pensem nos fechos de velcro.

É a aspereza das duas peças
que os torna aderentes

Isso é muito importante
se queremos ter um dispositivo

que dure mais tempo

do que o necessário
para tirá-lo da caixa

e começarmos a instalar nele
todos os aplicativos.

Mas essa aspereza causa um problema.

Com a alta velocidade da 5G

o sinal tem de passar
junto dessa aspereza,

e perder-se-á antes de chegar
ao seu destino final.

Pensem numa cordilheira.

Temos um sistema complexo
de estradas que sobem e sobem,

e queremos chegar ao outro lado.

Não concordam comigo

que, provavelmente,
levaríamos muito tempo,

e provavelmente nos perderíamos,

se tivéssemos de subir e descer
todas as montanhas,

em vez de perfurarmos um túnel plano

que pudesse seguir em frente?

É a mesma coisa
nos nossos dispositivos 5G.

Se pudéssemos remover essa aspereza,

podemos enviar o sinal 5G

direto, sem interrupção.

Parece muito bom, não é?

Mas esperem,

não acabei de dizer
que precisávamos dessa aspereza

para manter o dispositivo unido?

E se a eliminarmos,
ficamos numa situação

em que o cobre não vai aderir
ao substrato subjacente.

Pensem na construção
de uma casa com blocos de Lego,

com todas as peças de cantos e recantos
que servem de travão

e de outra só com blocos simples.

Qual delas vai ter
maior integridade estrutural

quando a criança de dois anos
entrar aos pulos na sala,

tentando ser o Godzilla
e derrubar tudo?

E se colocarmos cola
naqueles blocos lisos?

É disso que a indústria está à espera.

Estão à espera que os químicos
projetem superfícies novas e lisas

com maior adesão inerente

para alguns desses fios de cobre.

Quando resolvermos esse problema

— e vamos resolver o problema,

e vamos trabalhar
com físicos e engenheiros

para resolver todos os desafios do 5G —

o número de aplicações vai disparar.

E aí sim, teremos coisas
como carros autónomos,

porque agora as redes de dados
podem lidar com as velocidades

e a quantidade de informações
necessárias para fazerem esse trabalho.

Mas usemos a imaginação.

Eu imagino ir a um restaurante
com um amigo alérgico a amendoins,

pegar no meu telefone

abaná-lo sobre a comida

e esperar que a comida nos dê

uma resposta muito
importante a uma pergunta:

"É mortal ou seguro para consumo?"

Ou talvez os nossos dispositivos
passem a ser tão bons

no processamento
de informações sobre nós,

que se tornarão
nos nossos "personal trainers".

Saberão qual a maneira mais eficaz
de queimarmos calorias.

Eu sei que, em novembro próximo,

quando tentar queimar
alguns desses quilos de gravidez,

adoraria um dispositivo
que me dissesse como fazer isso.

Eu não sei outra maneira de dizer isto,

exceto que a química é fantástica.

E possibilita todos estes
dispositivos eletrónicos.

Da próxima vez que enviarem um texto
ou tirarem uma "selfie",

pensem em todos os átomos
que trabalham no duro

e a inovação que veio antes deles.

Quem sabe,

talvez alguns de vocês.
que estão a ouvir esta conversa,

talvez até no vosso dispositivo móvel,

decidam que também
querem ser um auxiliar

do Capitão Química,

o verdadeiro herói
dos dispositivos eletrónicos.

Obrigada pela vossa atenção,

e obrigada, química.

(Aplausos)