The incredible chemistry powering your smartphone | Cathy Mulzer

Translator: Ivana Korom Reviewer: Joanna Pietrulewicz

Tłumaczenie: Martyna Selke Korekta: Rysia Wand

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

Gdy wparowałam do liceum z nową Nokią,

I thought I just had the new, coolest replacement

uważałam ją po prostu za nowy, fajniejszy zamiennik

for my old pink princess walkie-talkie.

starego różowego walkie-talkie w księżniczki.

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

Tyle że teraz można było gadać ze znajomymi

wherever we were,

w dowolnym miejscu,

instead of pretending,

zamiast udawać,

when we were running around each other's backyards.

jak podczas biegania razem na dworze.

Now, I'll be honest.

Szczerze mówiąc,

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

nie myślałam wtedy o tym, jak te urządzenia powstają.

They tended to show up on Christmas morning,

Zwykle pojawiały się pod choinką,

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

więc pewnie zrobiły je elfy, pomocnicy Świętego Mikołaja.

Let me ask you a question.

Mam do was pytanie.

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

Kim są prawdziwe elfy tworzące te urządzenia?

If I ask a lot of the people I know,

Wiele znajomych odpowiada,

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

że to ci zakapturzeni programiści z Doliny Krzemowej,

hacking away at code.

którzy trzepią kody na potęgę.

But a lot has to happen to these devices

Ale zanim można zacząć myśleć o kodach,

before they're ready for any kind of code.

trzeba przejść wiele innych etapów.

These devices start at the atomic level.

Praca nad takim urządzeniem zaczyna się na poziomie atomowym.

So if you ask me,

Dlatego ja odpowiedziałabym,

the real elves are the chemists.

że prawdziwymi elfami są chemicy.

That's right, I said the chemists.

Właśnie tak, chemicy.

Chemistry is the hero of electronic communications.

Chemia stanowi podstawę komunikacji elektronicznej.

And my goal today is to convince you

Chciałabym was dzisiaj

to agree with me.

przekonać do tej opinii.

OK, let's start simple,

Zacznijmy od czegoś prostego

and take a look inside these insanely addictive devices.

i zajrzyjmy do wnętrza tych niezwykle uzależniających urządzeń.

Because without chemistry,

Gdyby nie chemia,

what is an information superhighway that we love,

cała ta infostrada, którą uwielbiamy,

would just be a really expensive, shiny paperweight.

byłaby bardzo drogim, lśniącym przyciskiem do papieru.

Chemistry enables all of these layers.

Chemia uaktywnia wszystkie warstwy.

Let's start at the display.

Zacznijmy od wyświetlacza.

How do you think we get those bright, vivid colors

Co sprawia, że widzimy jasne, żywe kolory,

that we love so much?

które tak uwielbiamy?

Well, I'll tell you.

Już wam mówię.

There's organic polymers embedded within the display,

Do wyświetlacza wbudowane są polimery organiczne,

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

które zamieniają energię elektryczną na niebieski, czerwony i zielony,

that we enjoy in our pictures.

które widzimy na zdjęciach.

What if we move down to the battery?

A bateria?

Now there's some intense research.

W tej kwestii prowadzone są intensywne badania.

How do we take the chemical principles of traditional batteries

Jak połączyć związki chemiczne tradycyjnych baterii

and pair it with new, high surface area electrodes,

z nowymi elektrodami na dużej powierzchni,

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

aby mimo niewielkiej przestrzeni urządzenie miało dużą ładowność,

so that we could power our devices all day long,

dając zasilanie na cały dzień

while we're taking selfies,

robienia sobie selfie

without having to recharge our batteries

bez konieczności ładowania baterii

or sit tethered to an electrical outlet?

albo uwięzienia przy kontakcie?

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

Co, jeśli skupimy się na substancji trzymającej to wszystko razem,

so that it could withstand our frequent usage?

która mogłaby sprostać częstotliwości użytkowania?

After all, as a millennial,

Przecież jako milenials

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

muszę sprawdzić telefon jakieś 200 razy dziennie,

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

a przy okazji upuścić go ze dwa czy trzy razy.

But what are the real brains of these devices?

Co jest mózgiem tych urządzeń?

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

Co sprawia, że działają tak, jak lubimy?

Well that all has to do with electrical components and circuitry

To dzięki elementom elektronicznym i zespołom obwodów,

that are tethered to a printed circuit board.

które przytwierdzone są do płytki drukowanej.

Or maybe you prefer a biological metaphor --

A jeśli wolicie metaforę biologiczną:

the motherboard, you might have heard of that.

płyty głównej, o której pewnie słyszeliście.

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

Niewiele mówi się o płytce drukowanej.

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

Szczerze mówiąc, nie wiem dlaczego.

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

Może nie jest wystarczająco atrakcyjna,

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

i chowa się pod pozostałymi atrakcyjnymi warstwami.

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

Ale może czas najwyższy, żeby, niczym Clark Kent,

the Superman-worthy praise it deserves.

warstwa ta otrzymała zasłużoną uwagę godną Supermana.

And so I ask you a question.

Mam do was pytanie.

What do you think a printed circuit board is?

Co to jest płytka drukowana?

Well, consider a metaphor.

Pomyślcie o metaforze.

Think about the city that you live in.

Pomyślcie o mieście, w którym mieszkacie.

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

Jest kilka miejsc, do których chcecie się dostać:

your home, your work, restaurants,

dom, miejsce pracy, restauracje,

a couple of Starbucks on every block.

kilka Starbucksów na każdym rogu.

And so we build roads that connect them all together.

Budujemy drogi, które połączą te miejsca.

That's what a printed circuit board is.

Tym właśnie jest płytka drukowana.

Except, instead of having things like restaurants,

Ale zamiast restauracji,

we have transistors on chips,

są tranzystory na chipach,

capacitors, resistors,

kondensatory, oporniki

all of these electrical components

i inne elementy elektroniczne,

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

które muszą się w jakiś sposób porozumieć.

And so what are our roads?

Jakie są nasze ścieżki?

Well, we build tiny copper wires.

Budujemy maleńkie przewody miedziane.

So the next question is,

Kolejne pytanie:

how do we make these tiny copper wires?

jak stworzyć takie przewody?

They're really small.

Są naprawdę małe.

Could it be that we go to the hardware store,

Czy wystarczy pójść do sklepu,

pick up a spool of copper wire,

wziąć rolkę przewodu miedzianego,

get some wire cutters, a little clip-clip,

cęgi do cięcia drutu, zaciski,

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

złożyć wszystko razem i bum, płytka drukowana gotowa?

No way.

Nic z tego.

These wires are way too small for that.

Te przewody są zdecydowanie za małe.

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

Musimy tu polegać na naszym przyjacielu - chemii.

Now, the chemical process to make these tiny copper wires

Proces chemiczny wytwarzania tych maleńkich przewodów miedzianych

is seemingly simple.

wydaje się dość prosty.

We start with a solution

Zaczynamy od roztworu

of positively charged copper spheres.

dodatnio naładowanych miedzianych kul.

We then add to it an insulating printed circuit board.

Dodajemy izolującą płytkę drukowaną

And we feed those positively charged spheres

i łączymy te dodatnio naładowane kule

negatively charged electrons

z ujemnie naładowanymi elektronami

by adding formaldehyde to the mix.

przez dodanie aldehydu mrówkowego.

So you might remember formaldehyde.

Może go kojarzycie.

Really distinct odor,

Ma bardzo wyrazisty zapach

used to preserve frogs in biology class.

i używa się go do konserwowania żab na lekcji biologii.

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

Okazuje się, że ma o wiele więcej właściwości.

And it's a really key component

Jest to główny element

to making these tiny copper wires.

niezbędny do wytworzenia maleńkich przewodów miedzianych.

You see, the electrons on formaldehyde have a drive.

Elektrony poruszają się na aldehydzie mrówkowym.

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

Chcą przedostać się

do dodatnio naładowanych miedzianych kul.

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

Dzieje się tak dzięki procesowi zwanemu reakcją redoks.

And when that happens,

Podczas tego procesu

we can take these positively charged copper spheres

dodatnio naładowane miedziane kule

and turn them into bright,

można zamienić na jasną,

shiny, metallic and conductive copper.

lśniącą, metaliczną i przewodzącą miedź.

And once we have conductive copper,

Po otrzymaniu przewodzącej miedzi

now we're cooking with gas.

reszta pójdzie jak z płatka.

And we can get all of those electrical components

Sprawiamy, że wszystkie elementy elektroniczne

to talk to each other.

porozumiewają się ze sobą.

So thank you once again to chemistry.

Jeszcze raz, dziękuję, chemio.

And let's take a thought

Zastanówmy się, jak daleko zaszliśmy

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

dzięki chemii.

Clearly, in electronic communications,

Szczególnie w komunikacji elektronicznej

size matters.

rozmiar ma znaczenie.

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

Zastanówmy się, jak zmniejszyć urządzenia,

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

żeby zamiast topornej komórki z lat 90.

to something a little bit more sleek,

mieć coś smuklejszego,

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

jak dzisiejsze telefony, które mieszczą się w kieszeni.

Although, let's be real here:

Chociaż, nie oszukujmy się:

absolutely nothing can fit into ladies' pants pockets,

zupełnie nic nie mieści się w kieszeniach damskich spodni,

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

zakładając, że w ogóle znajdziesz takie z kieszeniami.

(Laughter)

(Śmiech)

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

Chemia raczej nie pomoże nam rozwiązać tego problemu.

But more important than shrinking the actual device,

Ważniejsza od zmniejszenia samego urządzenia

how do we shrink the circuitry inside of it,

jest metoda zmniejszenia zespołu obwodów w środku,

and shrink it by 100 times,

i to o 100 razy,

so that we can take the circuitry from the micron scale

żeby były nie w skali mikro,

all the way down to the nanometer scale?

a w skali nanometrycznej.

Because, let's face it,

Nie ma co się oszukiwać,

right now we all want more powerful and faster phones.

wszyscy chcemy wydajniejszych i szybszych telefonów.

Well, more power and faster requires more circuitry.

Większa wydajność i szybkość wymaga większej liczby zespołów obwodów.

So how do we do this?

Jak to osiągnąć?

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

Przecież nie mamy magicznego, elektromagnetycznego promienia

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

jak Wayne Szalinski z filmu "Kochanie, zmniejszyłem dzieciaki",

to shrink his children.

którym zmniejszył swoje dzieci.

On accident, of course.

Oczywiście przez przypadek.

Or do we?

A może mamy?

Well, actually, in the field,

W tej dziedzinie

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

znany jest proces o podobnych właściwościach.

And it's name is photolithography.

Nazywa się on fotolitografia.

In photolithography, we take electromagnetic radiation,

Polega on na wykorzystaniu promieniowania elektromagnetycznego,

or what we tend to call light,

potocznie nazywanego światłem,

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

w celu zmniejszenia zespołu obwodów,

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

żeby dało się zmieścić ich jak najwięcej na bardzo małej przestrzeni.

Now, how does this work?

Jak to działa?

Well, we start with a substrate

Zaczynamy od podłoża

that has a light-sensitive film on it.

pokrytego fotorezystem.

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

Przykrywamy go fotomaską

of fine lines and features

pokrytą liniami i kształtami,

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

które sprawią, że telefon będzie działał tak, jak chcemy.

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

Gdy naświetlimy tę maskę jasnym światłem,

which creates a shadow of that pattern on the surface.

powstanie cień wzoru na powierzchni.

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

Wszędzie, gdzie światło przedostanie się przez maskę,

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

zajdzie reakcja chemiczna.

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

Na podłożu wypali się obraz tego wzoru.

So the question you're probably asking is,

Pewnie zastanawiacie się,

how do we go from a burned image

jak przejść z odtworzonego wzoru

to clean fine lines and features?

do czystych, cienkich linii i kształtów.

And for that, we have to use a chemical solution

Trzeba do tego wykorzystać roztwór chemiczny

called the developer.

zwany wywoływaczem.

Now the developer is special.

Wywoływacz jest wyjątkowy.

What it can do is take all of the nonexposed areas

Potrafi wykryć i usunąć

and remove them selectively,

wszystkie nienaświetlone obszary,

leaving behind clean fine lines and features,

pozostawiając jedynie czyste, cienkie linie i kształty,

and making our miniaturized devices work.

dzięki czemu miniurządzenia zaczną działać.

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

Wykorzystaliśmy chemię do tworzenia urządzeń

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

i do zmniejszania urządzeń.

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

Pewnie już was przekonałam, że chemia jest prawdziwym bohaterem

and we could wrap it up there.

i moglibyśmy na tym skończyć.

(Applause)

(Brawa)

Hold on, we're not done.

Ale to jeszcze nie koniec.

Not so fast.

Nie tak szybko.

Because we're all human.

Wszyscy jesteśmy ludźmi.

And as a human, I always want more.

A jako ludzie, zawsze chcemy więcej.

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

Zastanówmy się, jak wykorzystać chemię,

to extract more out of a device.

żeby wycisnąć z urządzeń jeszcze więcej.

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

Obecnie podobno chcemy tak zwanego 5G,

or the promised fifth generation of wireless.

czy też obiecanej piątej generacji bezprzewodowości.

Now, you might have heard of 5G

Pewnie słyszeliście o 5G

in commercials that are starting to appear.

w reklamach, które zaczynają się pojawiać.

Or maybe some of you even experienced it

A może ktoś miał okazję je wypróbować

in the 2018 winter Olympics.

podczas zimowych Igrzysk Olimpijskich w 2018 roku.

What I'm most excited about for 5G

W 5G najbardziej podoba mi się to,

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

że gdy spóźniona pędzę na samolot,

I can download movies onto my device in 40 seconds

filmy pobiorę w 40 sekund,

as opposed to 40 minutes.

a nie 40 minut.

But once true 5G is here,

Gdy w końcu pojawi się prawdziwe 5G,

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

zmieni się zdecydowanie więcej

niż ilość załadowanych filmów.

we can put on our device.

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

Dlaczego więc 5G jeszcze nie ma?

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

Zdradzę wam tajemnicę.

It's pretty easy to answer.

Odpowiedź jest dość prosta.

It's just plain hard to do.

Po prostu trudno je stworzyć.

You see, if you use those traditional materials and copper

Jeśli użyto miedzi i standardowych materiałów

to build 5G devices,

do budowy urządzeń 5G,

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

sygnał nie może dotrzeć do celu.

Traditionally, we use really rough insulating layers

Tradycyjnie stosuje się

bardzo chropowatą warstwę izolacyjną do podtrzymywania miedzianych przewodów.

to support copper wires.

Think about Velcro fasteners.

Wyobraźcie sobie rzepy.

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

To chropowatość trzyma razem dwa kawałki materiału.

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

To dość istotne, jeśli chcemy urządzenia,

that's going to last longer

które wytrzyma dłużej

than it takes you to rip it out of the box

niż przez czas potrzebny do rozpakowania

and start installing all of your apps on it.

i zainstalowania wszystkich aplikacji.

But this roughness causes a problem.

Jednak chropowatość powoduje problem.

You see, at the high speeds for 5G

Przy wysokiej prędkości 5G

the signal has to travel close to that roughness.

sygnał musi przemieszczać się w pobliżu tej chropowatości,

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

przez co gubi się, zanim dotrze do celu.

Think about a mountain range.

Pomyślcie o paśmie górskim,

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

które przecina skomplikowany system dróg,

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

a wy próbujecie przedostać się na drugą stronę.

Don't you agree with me

Nie sądzicie,

that it would probably take a really long time,

że zajęłoby to mnóstwo czasu

and you would probably get lost,

i zapewne byście się zgubili,

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

gdyby trzeba było pokonać każdą górę osobno,

as opposed to if you just drilled a flat tunnel

zamiast po prostu przejechać przez tunel,

that could go straight on through?

który biegnie prosto na drugą stronę?

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

To samo dzieje się w urządzeniach 5G.

If we could remove this roughness,

Gdyby dało się usunąć tę chropowatość,

then we can send the 5G signal

to można by wysłać sygnał 5G

straight on through uninterrupted.

prosto i bez przeszkód.

Sounds pretty good, right?

Brzmi nieźle, prawda?

But hold on.

Ale moment.

Czy nie powiedziałam, że chropowatość jest potrzebna

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

to keep the device together?

do utrzymania elementów razem?

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

Jeśli ją usuniemy, okaże się, że miedź

isn't going to stick to that underlying substrate.

nie będzie trzymała się podłoża.

Think about building a house of Lego blocks,

Pomyślcie o budowaniu domu z klocków Lego

with all of the nooks and crannies that latch together,

i wszystkich wypukłościach, które się zatrzaskują,

as opposed to smooth building blocks.

w przeciwieństwie do gładkich klocków.

Which of the two is going to have more structural integrity

Które z nich będą miały lepszą integralność strukturalną,

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

gdy do pokoju wparuje dwulatek udający Godzillę

trying to play Godzilla and knock everything down?

i powali wszystko na swojej drodze?

But what if we put glue on those smooth blocks?

A co, jeśli skleimy te gładkie klocki?

And that's what the industry is waiting for.

Na to czeka ten przemysł.

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

Czekają, aż chemicy zaprojektują nowe, gładkie powierzchnie

with increased inherent adhesion

o zwiększonej, integralnej przyczepności

for some of those copper wires.

z niektórymi miedzianymi przewodami.

And when we solve this problem,

Gdy rozwiążemy ten problem,

and we will solve the problem,

a tak się stanie,

and we'll work with physicists and engineers

będziemy współpracować z fizykami i inżynierami,

to solve all of the challenges of 5G,

żeby rozwiązać wszystkie wyzwania 5G,

well then the number of applications is going to skyrocket.

wtedy liczba aplikacji pójdzie w górę.

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

Będziemy mieli samochody bezzałogowe,

because now our data networks can handle the speeds

bo obecna sieć danych może podołać prędkościom

and the amount of information required to make that work.

i liczbie informacji niezbędnych do jego funkcjonowania.

But let's start to use imagination.

Użyjmy wyobraźni.

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

Już widzę, jak będąc w restauracji z przyjacielem, uczulonym na orzechy,

taking out my phone,

wyciągam telefon,

waving it over the food

skanuję nim jedzenie,

and having the food tell us

a to jedzenie daje nam

a really important answer to a question --

odpowiedź na bardzo istotne pytanie:

deadly or safe to consume?

zabójcze czy bezpieczne do zjedzenia?

Or maybe our devices will get so good

A może nasze urządzenia będą

tak sprawnie przetwarzać o nas informacje,

at processing information about us,

that they'll become like our personal trainers.

że będą niczym trenerzy personalni.

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

Doradzą najlepszy sposób na spalenie kalorii.

I know come November,

Szczególnie w listopadzie,

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

gdy będę zrzucać pociążowe kilogramy,

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

chciałabym mieć urządzenie, które powie mi, jak to zrobić.

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

Co tu dużo mówić,

except chemistry is just cool.

chemia po prostu jest świetna.

And it enables all of these electronic devices.

To dzięki niej działają wszystkie urządzenia elektroniczne.

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

Przy następnym wysyłaniu wiadomości albo cykaniu selfie

think about all those atoms that are hard at work

pomyślcie o tych wszystkich ciężko pracujących atomach

and the innovation that came before them.

i innowacyjności, na której stoją.

Who knows,

Kto wie,

maybe even some of you listening to this talk,

może ktoś z was na sali

perhaps even on your mobile device,

albo z widzów oglądających to na komórce

will decide that you too want to play sidekick

postanowi zostać pomocnikiem

to Captain Chemistry,

kapitana Chemii,

the true hero of electronic devices.

prawdziwego bohatera urządzeń elektronicznych.

Thank you for your attention,

Dziękuję wam za uwagę.

and thank you chemistry.

Dziękuję, chemio.

(Applause)

(Brawa)