The incredible chemistry powering your smartphone | Cathy Mulzer

Translator: Ivana Korom Reviewer: Joanna Pietrulewicz

Traducteur: Jade Mouquet Relecteur: eric vautier

Quand j'ai filé au lycée avec mon nouveau portable Nokia,

When I waltzed off to high school with my new Nokia phone,

I thought I just had the new, coolest replacement

Je pensais que j'avais le remplacement le plus cool

for my old pink princess walkie-talkie.

pour mon vieux talkie-walkie de princesse rose.

Except now, my friends and I could text or talk to each other

Sauf que maintenant,

mes amis et moi pouvions nous appeler ou envoyer des textos

wherever we were,

de n'importe où,

instead of pretending,

plutôt que de faire semblant

quand nous courrions dans les jardins des uns des autres.

when we were running around each other's backyards.

Now, I'll be honest.

Je vais être honnête.

A l'époque, je n'ai pas vraiment réfléchi à comment ces portables étaient fabriqués.

Back then, I didn't think a lot about how these devices were made.

They tended to show up on Christmas morning,

Ils avaient tendance à apparaître le matin de Noël,

so maybe they were made by the elves in Santa's workshop.

donc peut-être qu'ils étaient fabriqués par les elfes du Père Noël.

Let me ask you a question.

Laissez-moi vous poser une question.

Qui sont les vrais elfes qui fabriquent ces appareils ?

Who do you think the real elves that make these devices are?

If I ask a lot of the people I know,

Beaucoup de gens que je connais

they would say it's the hoodie-wearing software engineers in Silicon Valley,

me répondraient que ce sont les ingénieurs logiciels à capuche dans la Silicon Valley

hacking away at code.

codant à longueur de journée.

But a lot has to happen to these devices

Mais ces appareils doivent passer par beaucoup d'étapes

before they're ready for any kind of code.

avant d'être prêts pour n'importe quel code.

Ils commencent au niveau atomique.

These devices start at the atomic level.

So if you ask me,

Donc à mon avis,

the real elves are the chemists.

les vrais elfes sont les chimistes.

That's right, I said the chemists.

J'ai bien dit les chimistes.

La chimie est l'héroïne des communications électroniques.

Chemistry is the hero of electronic communications.

Et mon but aujourd'hui est de vous en convaincre.

And my goal today is to convince you

to agree with me.

OK, let's start simple,

OK, commençons simplement

and take a look inside these insanely addictive devices.

et jetons un coup d’œil à l'intérieur de ces appareils si addictifs.

Parce que sans chimie,

Because without chemistry,

ce qui est une autoroute de l'information

what is an information superhighway that we love,

ne serait qu'un presse-papier très coûteux et brillant.

would just be a really expensive, shiny paperweight.

Chemistry enables all of these layers.

La chimie rend toutes ces couches possibles.

Commençons par l'écran.

Let's start at the display.

Comment pensez-vous que nous obtenions ces couleurs vives, lumineuses

How do you think we get those bright, vivid colors

that we love so much?

que nous aimons tellement ?

Je vais vous le dire.

Well, I'll tell you.

There's organic polymers embedded within the display,

Il y a des polymères organiques intégrés dans l'écran,

that can take electricity and turn it into the blue, red and green

qui peuvent transformer l'électricité en les couleurs bleu, rouge et vert

that we enjoy in our pictures.

que nous aimons tant dans nos images.

What if we move down to the battery?

Et au niveau de la batterie ?

Ça demande pas mal de recherche.

Now there's some intense research.

How do we take the chemical principles of traditional batteries

Comment prendre les principes chimiques des batteries traditionnelles

and pair it with new, high surface area electrodes,

et les coupler avec de nouvelles électrodes à grande surface

so we can pack more charge in a smaller footprint of space,

afin d'obtenir plus de charge dans un espace plus petit ?

De sorte que nos portables puissent marcher toute la journée,

so that we could power our devices all day long,

while we're taking selfies,

alors que nous prenons des selfies,

without having to recharge our batteries

sans qu'on ait à les recharger

or sit tethered to an electrical outlet?

ou à rester à côté d'une prise électrique en permanence ?

Et qu'en est-il des adhésifs qui le maintiennent en un seul morceau

What if we go to the adhesives that bind it all together,

so that it could withstand our frequent usage?

de sorte qu'il puisse encaisser notre usage fréquent ?

After all, as a millennial,

Après tout, en tant que milléniale,

I have to take my phone out at least 200 times a day to check it,

je regarde mon portable au moins 200 fois par jour

and in the process, drop it two to three times.

et je le fais souvent tomber deux ou trois fois.

Mais quels sont les vrais cerveaux de ces appareils ?

But what are the real brains of these devices?

What makes them work the way that we love them so much?

Qu'est-ce qui les fait fonctionner de la manière que nous aimons tant ?

Ça a à voir avec les composants électriques et les circuits

Well that all has to do with electrical components and circuitry

that are tethered to a printed circuit board.

qui sont attachés à une carte à circuits imprimés,

Or maybe you prefer a biological metaphor --

ou, si vous préférez une métaphore biologique,

the motherboard, you might have heard of that.

la carte-mère, vous en avez peut-être entendu parler.

On ne parle pas beaucoup de la carte à circuit imprimé.

Now, the printed circuit board doesn't really get talked about a lot.

And I'll be honest, I don't know why that is.

Et pour être honnête, je ne sais pas pourquoi.

Maybe it's because it's the least sexy layer

Peut-être parce que c'est la couche la moins glamour

and it's hidden beneath all of those other sleek-looking layers.

et c'est caché sous toutes ces autres couches fines et élégantes.

But it's time to finally give this Clark Kent layer

Mais il est temps de rendre à cette couche du genre Clark Kent

the Superman-worthy praise it deserves.

l'éloge de type Superman qu'elle mérite.

And so I ask you a question.

Donc laissez-moi vous poser une question.

What do you think a printed circuit board is?

Qu'est-ce qu'une carte à circuit imprimé ?

Well, consider a metaphor.

Prenons une métaphore.

Think about the city that you live in.

Pensez à la ville où vous habitez.

You have all these points of interest that you want to get to:

Il y a tous ces centres d'intérêt auxquels vous voulez aller :

your home, your work, restaurants,

votre maison, votre travail, des restaurants,

a couple of Starbucks on every block.

un ou deux Starbucks dans chaque quartier.

And so we build roads that connect them all together.

Donc nous construisons des routes qui les connectent tous ensemble.

That's what a printed circuit board is.

C'est ça, une carte à circuit imprimé.

Except, instead of having things like restaurants,

Sauf qu'à la place de restaurants et autres,

we have transistors on chips,

nous avons des transistors sur des puces,

capacitors, resistors,

des condensateurs, des résistances,

all of these electrical components

tous ces composants électriques

that need to find a way to talk to each other.

qui ont besoin de communiquer les uns aux autres.

Donc quelles sont nos routes ?

And so what are our roads?

Well, we build tiny copper wires.

Eh bien, nous construisons des minuscules fils de cuivre.

So the next question is,

Donc question suivante :

how do we make these tiny copper wires?

comment fabriquons-nous lesdits fils de cuivre ?

They're really small.

Ils sont vraiment minuscules.

Could it be that we go to the hardware store,

Pouvons-nous aller à une quincaillerie,

pick up a spool of copper wire,

acheter une bobine de fils de cuivre,

get some wire cutters, a little clip-clip,

des pinces coupantes, des petites agrafes,

saw it all up and then, bam -- we have our printed circuit board?

découper tout ça, et voilà ! Nous avons notre carte à circuit imprimé ?

Impossible.

No way.

Ces fils sont beaucoup trop petits pour ça.

These wires are way too small for that.

And so we have to rely on our friend: chemistry.

Donc nous devons nous fier à notre amie la chimie.

Now, the chemical process to make these tiny copper wires

Le processus chimique pour fabriquer ces petits fils de cuivre

is seemingly simple.

semble simple au premier abord.

We start with a solution

Nous commençons avec une solution

of positively charged copper spheres.

de sphères de cuivre chargées positivement.

Nous y ajoutons une carte à circuit imprimé isolante.

We then add to it an insulating printed circuit board.

And we feed those positively charged spheres

Et nous alimentons ces sphères chargées positivement

negatively charged electrons

avec des ions chargés négativement

by adding formaldehyde to the mix.

en ajoutant du formol dans le mélange.

Vous vous rappelez peut-être du formol.

So you might remember formaldehyde.

Really distinct odor,

Odeur distinctive,

used to preserve frogs in biology class.

utilisé pour préserver les grenouilles en classe de SVT.

Eh bien, il s'avère qu'il peut faire beaucoup plus que ça.

Well it turns out it can do a lot more than just that.

And it's a really key component

C'est vraiment un composant clé

to making these tiny copper wires.

dans la fabrication de ces petits fils de cuivre.

You see, the electrons on formaldehyde have a drive.

Vous voyez, les électrons sous formol sont hyper-dynamiques.

They want to jump over to those positively charged copper spheres.

Ils veulent sauter sur les sphères de cuivre chargées positivement.

And that's all because of a process known as redox chemistry.

C'est à cause d'un processus appelé l'oxydoréduction.

And when that happens,

Et quand il se produit,

nous pouvons prendre ces sphères de cuivre positivement chargées

we can take these positively charged copper spheres

and turn them into bright,

et les transformer en du cuivre brillant, métallique et conducteur.

shiny, metallic and conductive copper.

And once we have conductive copper,

Et une fois que nous avons du cuivre conducteur,

now we're cooking with gas.

tout est en place.

And we can get all of those electrical components

Nous pouvons faire en sorte que ces composants électriques

to talk to each other.

communiquent entre eux.

Donc encore une fois, merci la chimie.

So thank you once again to chemistry.

And let's take a thought

Prenons un moment pour penser à combien on a progressé grâce à la chimie.

and think about how far we've come with chemistry.

Clearly, in electronic communications,

Clairement, dans le domaine des communications électroniques,

size matters.

la taille est importante.

Donc réfléchissons à comment on peut réduire la taille de nos appareils

So let's think about how we can shrink down our devices,

so that we can go from our 1990s Zack Morris cell phone

du portable-brique des années 90

à quelque chose de plus affiné,

to something a little bit more sleek,

like the phones of today that can fit in our pockets.

comme les téléphones d'aujourd'hui qui rentrent dans nos poches.

Although, let's be real here:

Enfin, soyons réalistes :

absolutely nothing can fit into ladies' pants pockets,

rien ne rentre dans les poches des pantalons des femmes,

if you can find a pair of pants that has pockets.

si encore ils ont des poches.

(Laughter)

(Rires)

And I don't think chemistry can help us with that problem.

Je ne pense pas que la chimie peut nous aider avec ce problème.

But more important than shrinking the actual device,

Mais plus important encore que de rétrécir l'appareil lui-même,

comment rétrécir le circuite à l'intérieur,

how do we shrink the circuitry inside of it,

and shrink it by 100 times,

et le rétrécir d'un facteur cent,

so that we can take the circuitry from the micron scale

de sorte de passer de l'échelle du micron

all the way down to the nanometer scale?

à l'échelle nanométrique ?

Because, let's face it,

Parce que, soyons honnêtes,

nous voulons tous des portables plus puissants et plus rapides.

right now we all want more powerful and faster phones.

Well, more power and faster requires more circuitry.

Eh bien, ça demande plus de circuits.

So how do we do this?

Comment faire ?

Ce n'est pas comme si nous avions un rayon électromagnétique rétrécissant,

It's not like we have some magic electromagnetic shrink ray,

like professor Wayne Szalinski used in "Honey, I Shrunk the Kids"

comme celui de professeur Wayne Szalinksi

to shrink his children.

dans « Chérie, j'ai rétréci les gosses ».

On accident, of course.

Or do we?

Ou en avons-nous un ?

Well, actually, in the field,

En fait, dans ce domaine,

there's a process that's pretty similar to that.

il y a un processus un peu comme ça.

And it's name is photolithography.

Ça s'appelle la photolithographie.

In photolithography, we take electromagnetic radiation,

En photolithographie, nous utilisons de la radiation électromagnétique,

or what we tend to call light,

ce que nous appelons de la lumière,

and we use it to shrink down some of that circuitry,

pour rétrécir une partie de ce circuit

so that we could cram more of it into a really small space.

et en fourrer davantage dans un tout petit espace.

Now, how does this work?

Comment ça marche ?

Nous commençons avec un support

Well, we start with a substrate

that has a light-sensitive film on it.

recouvert d'un film sensible à la lumière.

We then cover it with a mask that has a pattern on top of it

Nous le recouvrons d'un masque qui a un motif

of fine lines and features

de lignes fines et de traits

qui vont faire fonctionner le téléphone de la manière désirée.

that are going to make the phone work the way that we want it to.

We then expose a bright light and shine it through this mask,

Nous exposons ensuite le masque à une lumière vive,

which creates a shadow of that pattern on the surface.

de sorte que l'ombre du motif apparaisse sur le support.

Now, anywhere that the light can get through the mask,

Partout où la lumière traverse le masque,

it's going to cause a chemical reaction to occur.

elle cause une réaction chimique

de sorte que l'image du motif soit brûlée dans le support.

And that's going to burn the image of that pattern into the substrate.

So the question you're probably asking is,

La question que vous vous posez probablement,

how do we go from a burned image

c'est comment passer d'une image brûlée

to clean fine lines and features?

à des lignes fines et traits propres.

And for that, we have to use a chemical solution

Pour ça, nous utilisons une solution chimique

called the developer.

appelée le révélateur.

Le révélateur est particulier.

Now the developer is special.

What it can do is take all of the nonexposed areas

Il peut prendre les parties non exposées,

and remove them selectively,

les effacer sélectivement

leaving behind clean fine lines and features,

en ne laissant que des lignes fines et traits propres

and making our miniaturized devices work.

afin de rendre nos appareils miniatures fonctionnels.

So, we've used chemistry now to build up our devices,

Donc nous avons utilisé la chimie pour construire nos appareils

et nous l'avons utilisée pour les rétrécir.

and we've used it to shrink down our devices.

So I've probably convinced you that chemistry is the true hero,

Donc je vous ai probablement convaincus que la chimie est la véritable héroïne

and we could wrap it up there.

et nous pouvons finir ici.

(Applause)

(Applaudissements)

Hold on, we're not done.

Attendez, on n'a pas fini.

Not so fast.

Pas si vite.

Parce qu'on est tous humains.

Because we're all human.

And as a human, I always want more.

Et en tant qu'humaine, j'en veux toujours plus.

And so now I want to think about how to use chemistry

Donc maintenant je veux réfléchir à comment utiliser la chimie

to extract more out of a device.

pour obtenir davantage d'un appareil.

Right now, we're being told that we want something called 5G,

En ce moment, on nous dit que nous voulons quelque chose appelé la 5G,

or the promised fifth generation of wireless.

la 5ème génération de connexion sans fil.

Now, you might have heard of 5G

Vous avez peut-être entendu parler de la 5G

in commercials that are starting to appear.

dans les pubs qui commencent à apparaître.

Or maybe some of you even experienced it

Ou peut-être que vous en avez bénéficié

in the 2018 winter Olympics.

durant les Jeux Olympiques d'hiver en 2018.

What I'm most excited about for 5G

Ce qui m'excite le plus à propos de la 5G,

is that, when I'm late, running out of the house to catch a plane,

c'est que, quand je suis en retard, me dépêchant pour aller prendre l'avion,

I can download movies onto my device in 40 seconds

je peux télécharger des films sur mon portable en 40 secondes

as opposed to 40 minutes.

plutôt que 40 minutes.

Mais une fois que la vraie 5G sera là,

But once true 5G is here,

it's going to be a lot more than how many movies

nous allons pouvoir faire beaucoup plus que de télécharger des films.

we can put on our device.

So the question is, why is true 5G not here?

La question, c'est : pourquoi n'est-ce pas encore le cas ?

And I'll let you in on a little secret.

Laissez-moi vous dire un secret.

It's pretty easy to answer.

La réponse est simple :

It's just plain hard to do.

c'est très dur à faire.

You see, if you use those traditional materials and copper

Si nous utilisons des matériaux traditionnels et du cuivre

to build 5G devices,

pour fabriquer des appareils 5G,

the signal can't make it to its final destination.

le signal ne peut pas arriver à sa destination finale.

Traditionally, we use really rough insulating layers

Traditionnellement, nous utilisons des couches isolantes très rêches

to support copper wires.

pour soutenir les fils de cuivre.

Think about Velcro fasteners.

Pensez à des attaches Velcro.

C'est la rugosité des deux morceaux qui leur permet de rester collés.

It's the roughness of the two pieces that make them stick together.

That's pretty important if you want to have a device

C'est assez important si vous voulez un appareil

that's going to last longer

qui va tenir plus longtemps

que le temps de le sortir de la boîte

than it takes you to rip it out of the box

et de commencer à installer des applications.

and start installing all of your apps on it.

But this roughness causes a problem.

Mais cette rugosité pose un problème.

You see, at the high speeds for 5G

Vous voyez, à la vitesse rapide de la 5G,

the signal has to travel close to that roughness.

le signal doit voyager tout près de cette rugosité.

And it makes it get lost before it reaches its final destination.

Et elle le fait se perdre avant d'arriver à destination.

Think about a mountain range.

Pensez à une chaîne de montagnes.

Il y a un système complexe de routes pour la traverser

And you have a complex system of roads that goes up and over it,

and you're trying to get to the other side.

et vous essayez d'aller de l'autre côté.

Don't you agree with me

Vous êtes d'accord

that it would probably take a really long time,

que ça prendrait probablement très longtemps

et que vous risqueriez de vous perdre

and you would probably get lost,

si vous deviez monter et descendre toutes les montagnes

if you had to go up and down all of the mountains,

as opposed to if you just drilled a flat tunnel

plutôt que de passer par un tunnel

that could go straight on through?

qui vous permettrait de tout traverser ?

Well it's the same thing in our 5G devices.

C'est pareil avec les appareils 5G.

If we could remove this roughness,

Si nous pouvons éliminer cette rugosité,

then we can send the 5G signal

nous pouvons faire passer le signal 5G

straight on through uninterrupted.

sans interruption.

Sounds pretty good, right?

Ça paraît bien, non ?

But hold on.

Mais attendez.

N'ai-je pas dit que nous avons besoin de cette rugosité

Didn't I just tell you that we needed that roughness

pour faire tenir l'appareil ensemble ?

to keep the device together?

And if we remove it, we're in a situation where now the copper

Et si nous l'éliminons, nous nous retrouvons dans une situation

où le cuivre ne va pas coller au support.

isn't going to stick to that underlying substrate.

Think about building a house of Lego blocks,

C'est comme construire une maison avec des Lego,

with all of the nooks and crannies that latch together,

avec tous les trous et les bosses qui s'imbriquent les uns aux autres,

as opposed to smooth building blocks.

plutôt qu'avec des blocs lisses.

Which of the two is going to have more structural integrity

Quelle maison sera la plus solide

when the two-year-old comes ripping through the living room,

quand votre gamin de deux ans courra à travers la pièce

trying to play Godzilla and knock everything down?

en jouant à Godzilla et en essayant de tout démolir ?

But what if we put glue on those smooth blocks?

Mais si on glue ces blocs lisses ensemble ?

C'est ce que l'industrie attend.

And that's what the industry is waiting for.

They're waiting for the chemists to design new, smooth surfaces

Elle attend que les chimistes conçoivent de nouvelles surfaces lisses

sur lesquelles les fils de cuivre adhèrent mieux.

with increased inherent adhesion

for some of those copper wires.

And when we solve this problem,

Quand on résoudra ce problème,

and we will solve the problem,

car on va le résoudre,

and we'll work with physicists and engineers

qu'on travaillera avec des physiciens et des ingénieurs

to solve all of the challenges of 5G,

pour résoudre tous les problèmes de la 5G,

well then the number of applications is going to skyrocket.

le nombre d'applications va monter en flèche.

So yeah, we'll have things like self-driving cars,

On va avoir des choses comme des voitures sans chauffeur

because now our data networks can handle the speeds

car maintenant nos réseaux de données peuvent supporter la vitesse

and the amount of information required to make that work.

et la quantité d'information nécessaires pour les faire fonctionner.

But let's start to use imagination.

Mais servons-nous de notre imagination.

I can imagine going into a restaurant with a friend that has a peanut allergy,

Je peux imaginer aller au restaurant avec un ami qui a une allergie aux arachides,

taking out my phone,

prendre mon téléphone,

waving it over the food

le brandir au-dessus de la nourriture

and having the food tell us

et que la nourriture nous donne

a really important answer to a question --

une réponse très importante à la question :

deadly or safe to consume?

sans danger ou danger ?

Or maybe our devices will get so good

Ou peut-être que nos appareils vont devenir tellement bons

at processing information about us,

à traiter de l'information sur nous

that they'll become like our personal trainers.

qu'ils vont devenir des sortes de coachs personnels.

And they'll know the most efficient way for us to burn calories.

Ils sauront même la manière la plus efficace pour nous de brûler des calories.

I know come November,

Je sais qu'en novembre,

when I'm trying to burn off some of these pregnancy pounds,

quand je vais essayer de perdre le poids pris pendant ma grossesse,

I would love a device that could tell me how to do that.

j'aimerais bien avoir un appareil qui me dise comment faire.

I really don't know another way of saying it,

Je ne sais pas comment le dire autrement :

la chimie est tout simplement cool.

except chemistry is just cool.

Et elle rend tous ces appareils électroniques possibles.

And it enables all of these electronic devices.

Donc la prochaine fois que vous envoyez un texto ou prenez un selfie,

So the next time you send a text or take a selfie,

pensez à tous ces atomes en train de bosser dur

think about all those atoms that are hard at work

and the innovation that came before them.

et à l'innovation qui les a précédés.

Qui sait,

Who knows,

peut-être que certains d'entre vous qui écoutent ce talk,

maybe even some of you listening to this talk,

perhaps even on your mobile device,

peut-être même sur votre téléphone,

will decide that you too want to play sidekick

allez décider que vous aussi, vous voulez être un acolyte

to Captain Chemistry,

de Capitaine Chimie,

the true hero of electronic devices.

le véritable héros des appareils électroniques.

Thank you for your attention,

Merci pour votre attention

and thank you chemistry.

et merci à la chimie.

(Applause)

(Applaudissements)