The incredible chemistry powering your smartphone | Cathy Mulzer

Translator: Ivana Korom Reviewer: Joanna Pietrulewicz

Fordító: Eva Danko Lektor: Csaba Lóki

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

Amikor az új Nokiámmal kisasszéztam a gimiből,

I thought I just had the new, coolest replacement

arra gondoltam, ez a régi, rózsaszín, hercegnős

for my old pink princess walkie-talkie.

walkie-talkie-m új, legmenőbb utódja.

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

Azzal a különbséggel, hogy bárhol jártunk is, beszélni tudtunk a barátaimmal,

wherever we were,

és írni egymásnak ahelyett,

instead of pretending,

hogy tettettük volna,

when we were running around each other's backyards.

mint mikor gyerekként körbe-körbe rohangáltunk egymás hátsó udvarában.

Now, I'll be honest.

Nos, őszinte leszek.

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

Akkoriban nem gondolkodtam rajta, hogyan készültek ezek az eszközök.

They tended to show up on Christmas morning,

Általában karácsony reggel tűntek fel,

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

így lehet, hogy a manók gyártották őket a Télapó műhelyében.

Let me ask you a question.

Hadd kérdezzek valamit:

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

mit gondolnak, kik valójában a manók, akik e készülékeket gyártják?

If I ask a lot of the people I know,

Sok ismerősöm, ha őket kérdezem, azt feleli:

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

kapucnis pulcsis, kódfarigcsáló szoftvermérnökök

hacking away at code.

a Szilícium-völgyben.

But a lot has to happen to these devices

Ám sok minden történik e készülékekkel,

before they're ready for any kind of code.

mielőtt bármiféle kóddal kapcsolatba kerülnének.

These devices start at the atomic level.

A történetük atomi szinten indul.

So if you ask me,

Ha engem kérdeznek,

the real elves are the chemists.

a kémikusok az igazi manók.

That's right, I said the chemists.

Igen, így van, kémikusokat mondtam.

Chemistry is the hero of electronic communications.

A kémia az elektronikus kommunikáció hőse.

And my goal today is to convince you

A célom, hogy erről ma

to agree with me.

önöket is meggyőzzem.

OK, let's start simple,

Kezdjük valami egyszerűvel,

and take a look inside these insanely addictive devices.

és nézzünk bele e hihetetlenül erős függőséget okozó eszköz belsejébe.

Because without chemistry,

Kémia nélkül ugyanis

what is an information superhighway that we love,

az az információs szupersztráda, amiért úgy odavagyunk,

would just be a really expensive, shiny paperweight.

nem lenne több, mint egy drága, csillogó papírnehezék.

Chemistry enables all of these layers.

A többletet a kémia adja hozzá.

Let's start at the display.

Kezdjük a kijelzővel.

How do you think we get those bright, vivid colors

Önök szerint mitől lesznek ezek a szép, élénk színek,

that we love so much?

amiket mind annyira imádunk?

Well, I'll tell you.

Nos, elárulom.

There's organic polymers embedded within the display,

A kijelzőbe ágyazott műanyagtól,

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

amely áramot felvéve kék, piros és zöld színeket hoz létre,

that we enjoy in our pictures.

melyeket élvezhetünk a képeinken.

What if we move down to the battery?

Mi a helyzet az akkumulátorral?

Now there's some intense research.

Nos, nagy erővel folynak a kutatások.

How do we take the chemical principles of traditional batteries

Hogyan párosíthatnánk a hagyományos elemek kémiai működési alapelveit

and pair it with new, high surface area electrodes,

új, nagy fajlagos felületű elektródákkal,

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

hogy így több töltést zsúfolhassunk kisebb helyre, amely garantálja

so that we could power our devices all day long,

készülékeink egész napos töltöttségét anélkül,

while we're taking selfies,

hogy töltenünk kellene az akksit

without having to recharge our batteries

vagy a konnektor foglyai lennénk,

or sit tethered to an electrical outlet?

miközben szelfiket lövünk?

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

Aztán itt van a ragasztó, ami összetartja a készüléket,

so that it could withstand our frequent usage?

hogy bírja az állandó használatot.

After all, as a millennial,

Végül is, az Y-generáció tagjaként,

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

legalább kétszázszor kell elővegyem a mobilomat naponta, hogy ránézzek,

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

s közben két-háromszor el is ejtem.

But what are the real brains of these devices?

De mi a mobilok igazi agya?

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

Mitől működnek úgy, hogy imádjuk őket?

Well that all has to do with electrical components and circuitry

Nos, elektronikai alkatrészektől és áramköröktől,

that are tethered to a printed circuit board.

amelyek mind egy nyomtatott áramköri (NYÁK) lapra,

Or maybe you prefer a biological metaphor --

vagy ha jobban tetszik:

the motherboard, you might have heard of that.

alaplapra vannak bekötve.

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

Na most, a NYÁK lapról nem szokott sok szó esni.

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

Őszinte leszek: fogalmam sincs, miért nem.

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

Talán, mert ez a legkevésbé szexi alkotóelem,

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

amely az összes, szintén csillivilli alkotóelem alatt rejtőzik.

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

Ám itt az idő, hogy ez a Clark Kenthez hasonló elem megkapja

the Superman-worthy praise it deserves.

a jól megérdemelt, szuperhősnek kijáró dicséretet.

And so I ask you a question.

Felteszek hát egy kérdést.

What do you think a printed circuit board is?

Mit gondolnak, mi a NYÁK lap?

Well, consider a metaphor.

Vegyünk egy hasonlatot!

Think about the city that you live in.

Képzeljék el a várost, amiben élnek.

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

Vannak helyek, ahova el akarnak jutni:

your home, your work, restaurants,

az otthonuk, a munkahelyük, éttermek,

a couple of Starbucks on every block.

háztömbönként pár Starbucks.

And so we build roads that connect them all together.

Utakat építünk, hogy összekössük ezeket.

That's what a printed circuit board is.

Ez a NYÁK lap.

Except, instead of having things like restaurants,

Kivéve, hogy itt éttermek helyett

we have transistors on chips,

áramkörök találhatóak tranzisztorokkal,

capacitors, resistors,

kondenzátorokkal,

all of these electrical components

ellenállásokkal, mindenféle elektronikai elemekkel,

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

melyeknek kapcsolatokra van szükségük, hogy beszélhessenek egymással.

And so what are our roads?

Mik tehát ezek a kapcsolatok?

Well, we build tiny copper wires.

Vékony rézszálak.

So the next question is,

A következő kérdés:

how do we make these tiny copper wires?

hogyan készülnek e vékony rézszálak?

They're really small.

Tényleg nagyon aprók.

Could it be that we go to the hardware store,

Lehet, hogy bemegyünk a barkácsboltba,

pick up a spool of copper wire,

fogunk egy tekercs rézdrótot,

get some wire cutters, a little clip-clip,

egy kábelvágót, egy kis csitt-csatt,

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

feldaraboljuk, aztán, bumm, megvan a nyomtatott áramkörünk?

No way.

Természetesen nem.

These wires are way too small for that.

Ezek a rézszálak túl kicsik az ilyesmihez.

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

Így csak barátunkra, a kémiára számíthatunk.

Now, the chemical process to make these tiny copper wires

Látszólag egyszerű az a kémiai folyamat,

is seemingly simple.

mellyel e vékony rézvezetékeket előállítják.

We start with a solution

Pozitív töltésű rézgolyókat tartalmazó

of positively charged copper spheres.

oldattal kezdjük.

We then add to it an insulating printed circuit board.

Hozzáadunk egy szigetelő nyomtatott áramkört.

And we feed those positively charged spheres

A pozitív töltésű rézgolyókat

negatively charged electrons

negatív töltésű elektronokkal tápláljuk úgy,

by adding formaldehyde to the mix.

hogy formaldehidet adagolunk az elegyhez.

So you might remember formaldehyde.

Biztos emlékeznek a formaldehidre.

Really distinct odor,

Igazán jellegzetes szag,

used to preserve frogs in biology class.

a bioszórán békákat tartósítottunk benne.

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

Nos, kiderült, ennél többre is alkalmas.

And it's a really key component

Tényleg kulcsfontosságú szerepet tölt be

to making these tiny copper wires.

e vékony rézhuzalok készítésekor.

You see, the electrons on formaldehyde have a drive.

Látják, az elektronokat hajtja valami a formaldehiden.

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

Rá akarnak ugrani a pozitív töltésű rézgolyókra.

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

Mindez a redoxi folyamat miatt van így.

And when that happens,

Mikor ez bekövetkezik,

we can take these positively charged copper spheres

vehetjük e pozitív töltésű rézgolyókat,

and turn them into bright,

s átalakíthatjuk őket fényes,

shiny, metallic and conductive copper.

csillogó, fémes és vezetőképes rézzé.

And once we have conductive copper,

Amint van vezetőképes rezünk,

now we're cooking with gas.

el is értük, amit akartunk.

And we can get all of those electrical components

Elérhetjük, hogy ezek az elektronikai komponensek

to talk to each other.

kommunikáljanak egymással.

So thank you once again to chemistry.

Köszi még egyszer, kémia.

And let's take a thought

Most pedig gondoljuk át,

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

milyen messzire jutottunk a kémia segítségével.

Clearly, in electronic communications,

Az elektronikus kommunikációban

size matters.

egyértelműen számít a méret.

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

Gondoljuk át, mi kell hozzá, hogy a készülékünket

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

az 1990-es Zack Morris-féle mobilból

to something a little bit more sleek,

valami karcsúbbá alakítsuk,

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

mint a mai, zsebben is elférő mobilok.

Although, let's be real here:

Bár, ha a tényeknél maradunk,

absolutely nothing can fit into ladies' pants pockets,

a nők nadrágzsebében semmi nem fér el,

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

már ha találunk olyan nadrágot, aminek van zsebe.

(Laughter)

(Nevetés)

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

Szerintem ezen a kémia sem tud segíteni.

But more important than shrinking the actual device,

Úgy hiszem, a készülék méretének csökkentésénél fontosabb az,

how do we shrink the circuitry inside of it,

hogyan csökkentjük az áramköreinek méretét,

and shrink it by 100 times,

százszor kisebbre,

so that we can take the circuitry from the micron scale

hogy így az áramkör többé ne mikrométerben,

all the way down to the nanometer scale?

hanem nanométerben legyen mérhető.

Because, let's face it,

Mert, nézzünk szembe vele,

right now we all want more powerful and faster phones.

ma semmi mást nem akarunk, csak erősebb és gyorsabb telefonokat.

Well, more power and faster requires more circuitry.

Nos, több erő és gyorsaság több áramkört igényel.

So how do we do this?

Hogyan tudjuk ezt megcsinálni?

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

Nincs mágikus, elektromágneses zsugorító gépünk, mint amilyennel

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

Szalinski professzor a "Drágám, a kölykök összementek!"-ben

to shrink his children.

On accident, of course.

Természetesen véletlenül.

Or do we?

Vagy mégis van ilyesmink?

Well, actually, in the field,

Nos, valójában a szakmában létezik egy,

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

a filmbelihez igen hasonlatos folyamat.

And it's name is photolithography.

Úgy hívják, fotolitográfia.

In photolithography, we take electromagnetic radiation,

A fotolitográfiában elektromágneses sugárzást,

or what we tend to call light,

vagy ahogy mi hívjuk: fényt

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

használunk pár áramkör lekicsinyítésére,

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

hogy igazán kis helyre tudjunk belőlük még többet bezsúfolni.

Now, how does this work?

Hogyan működik ez?

Well, we start with a substrate

Egy olyan alaplemezzel kezdjük,

that has a light-sensitive film on it.

amelyen fényérzékeny filmréteg található.

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

Maszkot alakítunk ki rajta, melynek tetején finom vonalak

of fine lines and features

és alakzatok mintázata látható,

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

ezek működtetik majd a telefont úgy, ahogy mi szeretnénk.

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

Éles fénynek tesszük ki, mely ezen a maszkon átvilágítva

which creates a shadow of that pattern on the surface.

a felületre vetíti a mintázat árnyékát.

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

Ahol a fény átjut a maszkon,

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

ott kémiai reakció megy végbe.

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

Az pedig a mintázatot beégeti a lemezbe.

So the question you're probably asking is,

Valószínűleg most azt kérdik,

how do we go from a burned image

hogyan jutunk el egy beégetett képtől

to clean fine lines and features?

tiszta vonalakhoz és alakzatokhoz?

And for that, we have to use a chemical solution

Újból egy kémiai megoldáshoz nyúlunk,

called the developer.

az előhívószerhez.

Now the developer is special.

Az előhívószer különleges anyag.

What it can do is take all of the nonexposed areas

Fogja a fénynek nem kitett területeket,

and remove them selectively,

eltávolítja azokat,

leaving behind clean fine lines and features,

így tiszta, finom vonalakat és alakzatokat hagy maga után,

and making our miniaturized devices work.

és lehetővé teszi miniatürizált készülékünk működését.

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

Most is a kémiát használtuk a telefonunk megalkotásában,

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

s akkor is erre támaszkodtunk, mikor a méretet csökkentettük.

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

Talán már meggyőztem önöket, hogy az igazi hős a kémia,

and we could wrap it up there.

s itt akár be is fejezhetnénk.

(Applause)

(Taps)

Hold on, we're not done.

Álljunk csak meg, még nem végeztünk.

Not so fast.

Ne ilyen gyorsan.

Because we're all human.

Emberek vagyunk.

And as a human, I always want more.

Én pedig emberként mindig többet akarok.

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

Most azt akarom átgondolni,

to extract more out of a device.

a kémia hogyan hozhatna ki még többet egy készülékből.

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

Mostanában az úgynevezett 5G-t,

or the promised fifth generation of wireless.

a beígért vezeték nélküli net ötödik generációját akarjuk.

Now, you might have heard of 5G

Hirdetésekben talán már hallottak az 5G-ről,

in commercials that are starting to appear.

hogy kezd megjelenni.

Or maybe some of you even experienced it

Talán páran már próbálták is

in the 2018 winter Olympics.

a 2018-as téli olimpián.

What I'm most excited about for 5G

Amiért engem igazán lázba hoz az 5G,

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

hogy mikor késésben vagyok, rohanok otthonról, hogy elérjem a gépem,

I can download movies onto my device in 40 seconds

a készülékemre 40 másodperc alatt tudok filmet letölteni

as opposed to 40 minutes.

a korábbi 40 perccel ellentétben.

But once true 5G is here,

Amint az igazi 5G megérkezik,

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

sokkal többet jelent majd,

we can put on our device.

mint hogy hány filmet tudunk a mobilunkra tenni.

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

A kérdés az, miért nincs még itt az igazi 5G.

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

Elárulok önöknek egy kis titkot.

It's pretty easy to answer.

A válasz elég könnyű:

It's just plain hard to do.

Mert egyszerűen nehéz megcsinálni.

You see, if you use those traditional materials and copper

Tudják, ha olyan hagyományos anyagokat használunk

to build 5G devices,

az 5G-s készülékek építéséhez,

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

mint a réz, a jel képtelen célba érni.

Traditionally, we use really rough insulating layers

Hagyományosan igen érdes felületű szigetelő rétegeket alkalmazunk,

to support copper wires.

hogy a rézszálakat rögzítsük.

Think about Velcro fasteners.

Gondoljanak a tépőzárra.

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

A két fél azért tapad össze, mert a felületek érdesek.

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

Ez meglehetősen fontos, ha az után is használnánk

that's going to last longer

a készüléket, mint hogy

than it takes you to rip it out of the box

kikapjuk a dobozából,

and start installing all of your apps on it.

és elkezdünk rá appokat telepíteni.

But this roughness causes a problem.

Ám ez az érdesség problémát is jelent.

You see, at the high speeds for 5G

Tudják, az 5G sebességével

the signal has to travel close to that roughness.

a jelnek el kell haladnia az érdes felület közelében,

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

ami miatt a jel elveszik, mielőtt célba érne.

Think about a mountain range.

Képzeljenek el egy hegyláncot

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

bonyolult, összevissza kanyargó úthálózattal,

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

amin megpróbálnak átjutni a túloldalra.

Don't you agree with me

Egyetértenek abban,

that it would probably take a really long time,

hogy valószínűleg soká tartana,

and you would probably get lost,

és valószínűleg el is tévednének,

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

ha fel-le kell menniük ahelyett,

as opposed to if you just drilled a flat tunnel

hogy egyszerűen csak fúrnának egy alagutat,

that could go straight on through?

amelyen egyenesen átmehetnek?

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

Nos, az 5G-s mobillal ugyanez a helyzet.

If we could remove this roughness,

Ha megszabadulhatnánk az érdességtől,

then we can send the 5G signal

az 5G jel egyenesen,

straight on through uninterrupted.

zavartalanul haladhatna.

Sounds pretty good, right?

Jól hangzik, nem?

But hold on.

De ácsi!

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

Nem említettem, hogy ez az érdesség azért kell,

to keep the device together?

hogy ne essen szét a mobil?

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

Ha pedig megszüntetjük, az eredmény:

isn't going to stick to that underlying substrate.

a réz nem tapad rá az alaplemezre.

Think about building a house of Lego blocks,

Képzeljenek el egy legóházat,

with all of the nooks and crannies that latch together,

azzal a rengeteg szöglettel és réssel, amelyek összeilleszkednek,

as opposed to smooth building blocks.

szemben az építőkockák simaságával.

Which of the two is going to have more structural integrity

Melyik szerkezet fog jobban ellenállni,

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

ha egy két éves kisgyerek, Godzillát utánozva

trying to play Godzilla and knock everything down?

átviharzik a szobán, s mindent felborogat?

But what if we put glue on those smooth blocks?

És ha összeragasztjuk a sima építőkockákat?

And that's what the industry is waiting for.

Nos, az iparág erre vár.

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

Arra vár, hogy a kémikusok alkossanak néhány új,

with increased inherent adhesion

nagyobb adhéziós erővel bíró felületet

for some of those copper wires.

ezekhez a rézhuzalokhoz.

And when we solve this problem,

Ha ezt a problémát megoldjuk,

and we will solve the problem,

és meg fogjuk oldani,

and we'll work with physicists and engineers

fizikusokkal és mérnökökkel karöltve

to solve all of the challenges of 5G,

küzdjük le az 5G jelentette kihívásokat,

well then the number of applications is going to skyrocket.

nos, akkor az alkalmazások száma az egekbe szökne.

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

Ó, igen, lesznek önvezető autóink,

because now our data networks can handle the speeds

mert az adathálózataink képesek lesznek kezelni

and the amount of information required to make that work.

azt a sebességet és információhalmazt, amely a működésükhöz szükséges.

But let's start to use imagination.

Használjuk a fantáziánkat!

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

El tudom képzelni, hogy bemegyek egy étterembe egy mogyoróallergiás baráttal,

taking out my phone,

előveszem a mobilomat,

waving it over the food

elhúzom az étel fölött,

and having the food tell us

s az étel maga ad

a really important answer to a question --

igen fontos választ a kérdésünkre:

deadly or safe to consume?

biztonságos vagy halálos-e elfogyasztani?

Or maybe our devices will get so good

Vagy lehet, hogy olyan jók lesznek a készülékeink

at processing information about us,

az adataink feldolgozásában,

that they'll become like our personal trainers.

hogy olyanok lehetnek, mint a személyi edzőink.

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

Tudni fogják, hogyan égethetünk kalóriát a leghatékonyabban.

I know come November,

Tudom, hogy novemberben,

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

amikor próbálok pár, a terhesség alatt felszedett kilótól megszabadulni,

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

imádnék egy készüléket, ami megmondja, hogyan.

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

Nincs rá jobb szó, hogy elmondjam:

except chemistry is just cool.

a kémia egyszerűen menő.

And it enables all of these electronic devices.

Általa létezhetnek mindezek az elektronikus készülékek.

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

Így ha legközelebb üzenetet küldenek vagy lőnek egy szelfit,

think about all those atoms that are hard at work

jusson eszükbe az a sok, keményen dolgozó atom,

and the innovation that came before them.

és az újítások, amelyek ezt lehetővé tették.

Who knows,

Ki tudja,

maybe even some of you listening to this talk,

talán önök közül páran, akik ezt az előadást hallgatják,

perhaps even on your mobile device,

talán épp a mobiljukon, úgy döntenek,

will decide that you too want to play sidekick

szeretnének Kémia kapitány,

to Captain Chemistry,

az elektronikus készülékek

the true hero of electronic devices.

igazi hősének jobbkeze lenni.

Thank you for your attention,

Köszönöm a figyelmüket,

and thank you chemistry.

és köszönöm neked is, kémia!

(Applause)

(Taps)