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