The incredible chemistry powering your smartphone | Cathy Mulzer

Translator: Ivana Korom Reviewer: Joanna Pietrulewicz

Translator: Mimi Vojnovska Reviewer: Julia Kalaputi

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

Кога истрчав кон моето училиште со мојот нов Нокиа телефон,

I thought I just had the new, coolest replacement

мислев дека ја имам новата, најкул замена

for my old pink princess walkie-talkie.

за мојот стар, розев воки-токи.

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

Само што сега, моите пријатели и јас можевме да разговараме

wherever we were,

каде и да бевме,

instead of pretending,

наместо да се преправаме,

when we were running around each other's backyards.

додека трчавме во нашите дворови.

Now, I'll be honest.

Сега, ќе бидам искрена.

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

Тогаш не размислував многу за тоа како се направени овие уреди.

They tended to show up on Christmas morning,

Тие имаа тенденција да се покажат на Божиќ наутро,

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

па можеби беа правени од џуџињата во работилницата на Дедо Мраз.

Let me ask you a question.

Да ви поставам едно прашање.

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

Кои мислите дека се вистинските џуџиња кои ги направиле овие уреди?

If I ask a lot of the people I know,

Ако прашам многу од луѓето кои ги знам,

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

би рекле тоа се софтверските инженери во дуксери од Силиконската Долина,

hacking away at code.

кои програмираат.

But a lot has to happen to these devices

Но,многу нешта треба да поминат уредите

before they're ready for any kind of code.

пред да бидат спремни за било каков код.

These devices start at the atomic level.

Овие уреди почнуваат на атомско ниво.

So if you ask me,

Па ако ме прашате мене,

the real elves are the chemists.

вистинските џуџиња се хемичарите.

That's right, I said the chemists.

Точно така, реков хемичарите.

Chemistry is the hero of electronic communications.

Хемијата е херојот на електронските комуникации.

And my goal today is to convince you

И мојата цел денес е да ве убедам

to agree with me.

да се согласите со мене.

OK, let's start simple,

Во ред, да почнеме едноставно

and take a look inside these insanely addictive devices.

и да погледнеме внатре во овие неверојатно заразни уреди.

Because without chemistry,

Бидејќи без хемија,

what is an information superhighway that we love,

тоа што е информацискиот автопат кој го сакаме

would just be a really expensive, shiny paperweight.

ќе беше само многу скап, светкав предмет.

Chemistry enables all of these layers.

Хемијата ги овозможува сите овие слоеви.

Let's start at the display.

Ајде да почнеме со дисплејот.

How do you think we get those bright, vivid colors

Што мислите, како ги добиваме

тие светли, живи бои

that we love so much?

кои толку ги сакаме?

Well, I'll tell you.

Па, ќе ви кажам.

There's organic polymers embedded within the display,

Има органски полимери сврзани во дисплејот,

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

кои можат да земат електрицитет и да го претворат во синото, црвеното и зеленото

that we enjoy in our pictures.

во кое уживаме на нашите слики.

What if we move down to the battery?

Што ако продолжиме кон батеријата?

Now there's some intense research.

Тоа е многу интензивно истражување.

How do we take the chemical principles of traditional batteries

Како да ги земеме хемиските својства на традиционалните батерии

and pair it with new, high surface area electrodes,

и да ги поврземе со нови електроди со голема површина,

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

за да собереме повеќе напон во мала стапка простор,

so that we could power our devices all day long,

за да ги напојуваме нашите уреди цел ден,

while we're taking selfies,

кога се сликаме селфи,

without having to recharge our batteries

без да мора да ги надополниме нашите батерии

or sit tethered to an electrical outlet?

или да седиме до електричен штек?

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

Што ако ги земеме лепилата кои поврзуваат сѐ,

so that it could withstand our frequent usage?

за да ја издржат нашата честа употреба?

After all, as a millennial,

После сѐ, како милениалец,

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

јас морам да го земам мојот мобилен најмалку 200 пати дневно за да го проверам

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

и притоа да ми падне 2 до 3 пати.

But what are the real brains of these devices?

Но кои се вистинските мозоци на овие уреди?

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

Што ги прави да работат на начин кој толку го сакаме?

Well that all has to do with electrical components and circuitry

Па, сето тоа има врска со електрични компоненти и кола

that are tethered to a printed circuit board.

кои се врзани на испечатено струјно коло.

Or maybe you prefer a biological metaphor --

Или можеби преферирате биолошка метафора -

the motherboard, you might have heard of that.

матична плоча, можеби сте слушнале за тоа.

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

Вака, многу не се зборува за печатеното струјно коло.

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

И ќе бидам искрена, не знам зошто е така.

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

Можеби бидејќи е најмалку секси слој

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

и е скриен зад сите тие слоеви со елегантен изглед.

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

Но време е да му дадеме на овој Кларк Кент слој

the Superman-worthy praise it deserves.

пофалба вредна за Супермен која ја заслужува.

And so I ask you a question.

И ќе ви поставам прашање,

What do you think a printed circuit board is?

што мислите дека е печатено коло?

Well, consider a metaphor.

Па, замислете метафора.

Think about the city that you live in.

Размислете за градот во кој живеете.

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

Ги имате сите овие точки на интерес до кои сакате да стигнете:

your home, your work, restaurants,

вашиот дом, вашата работа, ресторани,

a couple of Starbucks on every block.

неколку Старбакс во секоја населба.

And so we build roads that connect them all together.

Па градиме патишта кои ги поврзуваат сите нив.

That's what a printed circuit board is.

Тоа е печатено струјно коло.

Except, instead of having things like restaurants,

Освен тоа што наместо работи како ресторани,

we have transistors on chips,

имаме транзистори на чипови,

capacitors, resistors,

кондензатори, отпорници,

all of these electrical components

сите овие електрични компоненти

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

кои треба да најдат начин како да зборуваме еден со друг.

And so what are our roads?

И кои се нашите патишта?

Well, we build tiny copper wires.

Па, ние градиме мали, бакарни жици.

So the next question is,

Па следното прашање е,

how do we make these tiny copper wires?

како ги правиме овие мали бакарни жици?

They're really small.

Тие се навистина мали.

Could it be that we go to the hardware store,

Може ли да одиме до продавницата за хардвер,

pick up a spool of copper wire,

да земеме бакарна жица,

get some wire cutters, a little clip-clip,

земеме неколку сечачи на жица, малку да сецнеме,

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

сошиеме и потоа, бам- го добиваме печатеното струјно коло?

No way.

Нема шанси.

These wires are way too small for that.

Овие жици се премали за тоа.

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

Па мора да се потпреме на нашиот пријател: хемијата.

Now, the chemical process to make these tiny copper wires

Сега, хемискиот процес за да се направат овие мали бакарни жици

is seemingly simple.

е навидум едноставен.

We start with a solution

Почнуваме со раствор

of positively charged copper spheres.

на позитивно наелектризирани бакарни сфери.

We then add to it an insulating printed circuit board.

Па го додаваме на изолирано, испечатено струјно коло.

And we feed those positively charged spheres

И ги храниме тие позитивно наелектризирани сфери

negatively charged electrons

со негативно наелектризирани електрони

by adding formaldehyde to the mix.

со додавање на формалдехид на смесата.

So you might remember formaldehyde.

Па можеби се сеќавате на формалдехид.

Really distinct odor,

Има многу посебен мирис

used to preserve frogs in biology class.

и се користи за да се презервираат жаби на биологија.

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

Па излегува дека може да направи многу повеќе од тоа.

And it's a really key component

И е навистина клучен компонент

to making these tiny copper wires.

во правење на овие мали бакарни жици.

You see, the electrons on formaldehyde have a drive.

Гледате, електроните на формалдехидот имаат стремеж.

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

Сакаат да ги прескокнат позитивно наелектризираните бакарни сфери.

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

И тоа е поради процесот познат како редокс хемија.

And when that happens,

Кога тоа се случува,

we can take these positively charged copper spheres

ги земаме овие позитивно наелектризирани бакарни сфери

and turn them into bright,

и ги претвараме во светол,

shiny, metallic and conductive copper.

сјаен, метален и спроводлив бакар.

And once we have conductive copper,

И кога имаме спроводлив бакар,

now we're cooking with gas.

тогаш готвиме со гас.

And we can get all of those electrical components

Можеме да ги направиме сите тие електрични делови

to talk to each other.

да зборуваат еден со друг.

So thank you once again to chemistry.

Па уште едно благодарам на хемијата.

And let's take a thought

Да помислиме за миг

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

и да видиме колку далеку сме стигнале со хемијата.

Clearly, in electronic communications,

Очигледно, во електронски комуникации,

size matters.

големината е битна.

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

Па ајде да размислиме како би ги намалиле нашите уреди,

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

за да појдеме од нашите Зек Морис мобилни од 1990-тите

to something a little bit more sleek,

до нешто малку поелегантно,

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

како телефоните на денешницата кои можат да се стават во џеб.

Although, let's be real here:

Сепак, ајде да бидеме реални тука:

absolutely nothing can fit into ladies' pants pockets,

апсолутно ништо не може да собере џеп на женски панталони,

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

ако можете да најдете пар кој има џепови.

(Laughter)

(Смеа)

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

И не мислам дека хемијата може да ни помогне со тој проблем.

But more important than shrinking the actual device,

Но побитно од намалувањето на уредот,

како да го намалиме електричниот кружок внатре во него,

how do we shrink the circuitry inside of it,

and shrink it by 100 times,

да го намалиме до 100 пати,

so that we can take the circuitry from the micron scale

па да го однесеме од микронското ниво

all the way down to the nanometer scale?

надолу до нанометарскарското ниво.

Because, let's face it,

Бидејќи, ајде да се соочиме

right now we all want more powerful and faster phones.

сега сите сакаме помоќни и побрзи телефони.

Well, more power and faster requires more circuitry.

Па, за повеќе моќ и брзина ни требаат повеќе елекрични кружоци.

So how do we do this?

Па како да го направиме ова?

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

Не е како да имаме некој магичен електромагнетски ласер за намалување

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

каков што користи професорот Вејн Сцалински во „Душо, ги намалив децата"

to shrink his children.

за да си ги намали своите деца.

On accident, of course.

Случајно, се разбира.

Or do we?

Или?

Well, actually, in the field,

Па, всушност, во тоа поле

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

има процес кој е прилично сличен на тоа.

And it's name is photolithography.

И се вика фотолитографија.

In photolithography, we take electromagnetic radiation,

Во фотолитографија, земаме електромагнетна радиација,

or what we tend to call light,

или тоа што го нарекуваме светлина,

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

и го користиме за да намалиме дел од електричниот кружок

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

за да собереме повеќе во многу мало место.

Now, how does this work?

Па, како работи ова?

Well, we start with a substrate

Па, почнуваме со субстрат

that has a light-sensitive film on it.

кој има филм осетлив на светлина.

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

Потоа го покриваме со маска која има шема горе

of fine lines and features

на фини линии и својства

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

кои ќе го направат телефонот да работи на начинот кој го сакаме.

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

Потоа изложуваме силна светлина и ја пуштаме преку оваа маска,

which creates a shadow of that pattern on the surface.

која создава сенка на таа шема на површината.

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

Па сега, секаде каде што светлината може да помине низ маската,

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

ќе предизвика хемиска реакција.

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

И тоа ќе ја изгори сликата на таа шема во супстратот.

So the question you're probably asking is,

Па прашањето кое најверојатно го поставувате е,

how do we go from a burned image

како од изгорена слика

to clean fine lines and features?

создаваме фини линии и особености?

And for that, we have to use a chemical solution

И за тоа, мора да употребиме хемиски раствор

called the developer.

наречен развивач.

Now the developer is special.

Сега развивачот е посебен.

What it can do is take all of the nonexposed areas

Тоа што може да направи е да ги земе сите неизложени делови

and remove them selectively,

и да ги избрише селективно,

leaving behind clean fine lines and features,

оставајќи зад себе фини линии и особености

and making our miniaturized devices work.

и да направи нашите минимализирани уреди да работат.

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

Па, сме употребиле хемија да ги изградиме нашите уреди,

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

и ја употребивме да ги намалиме.

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

Па веројатно ве убедив дека хемијата е вистинскиот херој

and we could wrap it up there.

и би можеле да завршиме таму.

(Applause)

(Аплауз)

Hold on, we're not done.

Чекајте, не сме готови.

Not so fast.

Не толку брзо.

Because we're all human.

Бидејќи сите сме луѓе.

And as a human, I always want more.

И како човек, јас секогаш сакам повеќе.

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

И сега сакам да размислам за тоа како да употребам хемија за

to extract more out of a device.

да екстрахирам повеќе од уред.

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

Сега, ни е кажано дека сакаме нешто наречено 5G,

or the promised fifth generation of wireless.

или ветената петта генерација на безжичност.

Now, you might have heard of 5G

Можеби сте слушнале за 5G

in commercials that are starting to appear.

во реклами кои почнуваат да се прикажуваат.

Or maybe some of you even experienced it

Или можеби некои од вас го доживеавте

in the 2018 winter Olympics.

на Зимската Олимпијада 2018.

What I'm most excited about for 5G

Највозбудена сум за 5G

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

зашто кога доцнам, брзајќи од дома да фатам лет,

I can download movies onto my device in 40 seconds

можам да симнам филмови на мојот уред за 40 секунди

as opposed to 40 minutes.

наместо за 40 минути.

But once true 5G is here,

Но, кога вистинското 5G ќе е тука,

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

ќе биде многу повеќе од тоа колку филмови

we can put on our device.

ќе може да ставиме на уредот.

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

Па прашањето е, зошто вистинското 5G не е тука?

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

Ќе ви откријам мала тајна.

It's pretty easy to answer.

Лесно е да се одговори.

It's just plain hard to do.

Едноставно е тешко да се направи.

You see, if you use those traditional materials and copper

Гледате, ако користите традиционални материјали и бакар

to build 5G devices,

за да изградите 5G уреди,

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

сигналот не може да стигне до крајната дестинација.

Traditionally, we use really rough insulating layers

Традиционално, користиме многу груби изолирачки слоеви

to support copper wires.

за поддржување на бакарните жици.

Think about Velcro fasteners.

Помислете на Велкро прицврстувачи.

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

Грубоста на двата делови ги прави да се залепат заедно.

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

Тоа е прилично важно ако сакате уред

that's going to last longer

кој ќе трае подолго

отколку што ви треба да го извадите од кутијата

than it takes you to rip it out of the box

and start installing all of your apps on it.

и да почнете да ги инсталирате сите ваши апликации на него.

But this roughness causes a problem.

Но, оваа грубост создава проблем.

You see, at the high speeds for 5G

Гледате, на високите брзини за 5G

the signal has to travel close to that roughness.

сигналот мора да помине брзо до таа грубост.

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

И таа прави тој да се загуби пред да стигне до крајната дестинација.

Think about a mountain range.

Помислете на планински ранг.

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

И имате комплексен систем патишта кои минуваат преку него,

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

и се обидувате да поминете на другата страна.

Don't you agree with me

Нели се согласувате со мене

that it would probably take a really long time,

дека веројатно ќе треба многу долго време

and you would probably get lost,

и веројатно ќе се изгубите,

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

ако треба да одите околу сите планини

as opposed to if you just drilled a flat tunnel

наместо да пробиете прав тунел

that could go straight on through?

кој би можел да оди право низ планините?

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

Па, истото е со нашите 5G уреди.

If we could remove this roughness,

Ако можеме да ја отстраниме оваа грубост

then we can send the 5G signal

тогаш ќе можеме да го пратиме 5G сигналот

straight on through uninterrupted.

право без пречки.

Sounds pretty good, right?

Звучи прилично добро, нели?

But hold on.

Но, почекајте.

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

Нели само што ви кажав дека ни треба таа грубост

to keep the device together?

за да го издржиме уредот?

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

И ако ја тргнеме, ние сме во ситуација каде сега бакарот

isn't going to stick to that underlying substrate.

нема да се залепи на тој основен супстрат.

Think about building a house of Lego blocks,

Помислете на градење куќа од Лего коцки,

with all of the nooks and crannies that latch together,

со сите ќошови и вдлабнатини кои се спојуваат заедно,

as opposed to smooth building blocks.

наместо мазни градежни тули.

Which of the two is going to have more structural integrity

Кои од двете ќе има поголем структурен интегритет

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

кога 2 годишно дете ќе скокне низ дневната

trying to play Godzilla and knock everything down?

обидувајќи се да одигра Годзила и да руши сè?

But what if we put glue on those smooth blocks?

Но, што ако ставиме лепак на овие мазни коцки?

And that's what the industry is waiting for.

Тоа е она што го чека индустријата.

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

Тие чекаат хемичарите да создадат нови, мазни површини

with increased inherent adhesion

со зголемена природна лепливост

for some of those copper wires.

за некои од овие бакарни жици.

And when we solve this problem,

И кога ќе го решиме овој проблем,

and we will solve the problem,

и ќе го решиме,

and we'll work with physicists and engineers

и ќе работиме со физичари и инженери

to solve all of the challenges of 5G,

да ги решиме сите предизвици на 5G,

well then the number of applications is going to skyrocket.

па бројот на апликации вртоглаво ќе се зголеми.

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

Па да, ќе имаме работи како самоуправувачки автомобили,

because now our data networks can handle the speeds

бидејќи нашите мрежи на податоци ќе ги поднесат брзината

and the amount of information required to make that work.

и количеството информации потребни за тоа да работи.

But let's start to use imagination.

Но, ајде да употребиме имагинација.

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

Можам да замислам да одам во ресторан со пријател алергичен на кикитритки,

taking out my phone,

да го извадам телефонот,

waving it over the food

да го придвижам над храната

and having the food tell us

и храната да ни каже

a really important answer to a question --

многу важен одговор на прашањето --

deadly or safe to consume?

смртоносно или безбедно за конзумирање?

Or maybe our devices will get so good

Или можеби нашите уреди ќе станат многу добри

at processing information about us,

во процесирање информации за нас,

that they'll become like our personal trainers.

па ќе станат како наши лични тренери.

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

И ќе го знаат најефикасниот начин за да согориме калории.

I know come November,

Знам дека ќе дојде ноември,

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

кога ќе се обидам да ги намалам овие килограми од бременоста,

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

би обожавала уред кој ќе ми каже како да го направам тоа.

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

Навистина не знам друг начин да кажам,

except chemistry is just cool.

освен дека хемијата е кул.

And it enables all of these electronic devices.

И ги овозможува сите овие електронски уреди.

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

Па следниот пат кога праќате порака или се сликате селфи,

think about all those atoms that are hard at work

помислете за сите атоми кои напорно работат

and the innovation that came before them.

и иновациите кои дошле пред нив.

Who knows,

Кој знае,

maybe even some of you listening to this talk,

можеби некои од вас кои го слушаат овој говор,

perhaps even on your mobile device,

можеби дури и на вашиот мобилен уред,

will decide that you too want to play sidekick

ќе одлучите дека сакате да играте помошник

to Captain Chemistry,

на Капетанот Хемија,

the true hero of electronic devices.

вистинскиот херој на електронски уреди.

Thank you for your attention,

Ви благодарам на вниманието

and thank you chemistry.

и благодарам на хемијата.

(Applause)

(Аплауз)