The incredible chemistry powering your smartphone | Cathy Mulzer

Translator: Ivana Korom Reviewer: Joanna Pietrulewicz

Tradutor: Malu Azevedo Revisor: Maricene Crus

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

Quando comecei o ensino médio com meu celular Nokia,

I thought I just had the new, coolest replacement

pensei ter o substituto mais legal

for my old pink princess walkie-talkie.

para meu velho walkie-talkie rosa.

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

Com a vantagem de que eu poderia enviar mensagens e ligar para meus amigos

wherever we were,

de onde estivesse,

instead of pretending,

em vez de fingirmos,

when we were running around each other's backyards.

como quando brincávamos no nosso quintal.

Now, I'll be honest.

Serei honesta:

até então, eu não havia pensado em como esses aparelhos eram feitos.

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

They tended to show up on Christmas morning,

Eles só apareciam numa manhã de Natal.

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

Então, talvez fossem feitos pelos elfos do Papai Noel.

Let me ask you a question.

Farei uma pergunta a vocês:

quem seriam os elfos que produzem esses aparelhos?

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

If I ask a lot of the people I know,

Se perguntar a muitas pessoas que conheço,

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

elas diriam que são engenheiros de software do Vale do Silício,

trabalhando com códigos.

hacking away at code.

But a lot has to happen to these devices

Mas muito deve ser feito a esses aparelhos

before they're ready for any kind of code.

antes de estarem prontos para codificação.

These devices start at the atomic level.

A produção deles começa num nível atômico.

So if you ask me,

Se vocês me perguntassem,

the real elves are the chemists.

eu diria que os elfos são os químicos.

That's right, I said the chemists.

Exatamente, os químicos.

A química é a heroína das comunicações eletrônicas.

Chemistry is the hero of electronic communications.

And my goal today is to convince you

E minha meta é convencer vocês

to agree with me.

a concordarem comigo.

OK, let's start simple,

Vamos começar pelo básico

and take a look inside these insanely addictive devices.

e olharmos dentro desses aparelhos incrivelmente viciadores.

Porque sem a química,

Because without chemistry,

essa autoestrada da informação que amamos

what is an information superhighway that we love,

seria somente um peso de papel reluzente e bem caro.

would just be a really expensive, shiny paperweight.

Chemistry enables all of these layers.

A química viabiliza todas essas camadas.

Let's start at the display.

Vamos começar pela tela.

How do you think we get those bright, vivid colors

Como acham que conseguimos essas cores tão vivas e luminosas que amamos tanto?

that we love so much?

Então, digo a vocês:

Well, I'll tell you.

There's organic polymers embedded within the display,

há polímeros orgânicos integrados na tela

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

que captam a energia e a transformam nas cores azul, vermelho e verde

that we enjoy in our pictures.

que curtimos nas nossas fotos.

What if we move down to the battery?

E se observarmos a bateria?

Aqui temos uma pesquisa intensa.

Now there's some intense research.

How do we take the chemical principles of traditional batteries

Como será que usam os princípios químicos das baterias tradicionais

and pair it with new, high surface area electrodes,

e os integram aos novos eletrodos de alta área de superfície,

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

para podermos ter maior carga em menos espaço,

so that we could power our devices all day long,

para que o nosso aparelho possa carregar o dia inteiro,

while we're taking selfies,

enquanto tiramos "selfies",

without having to recharge our batteries

sem ter que deixá-lo carregando ou ficarmos presos à tomada?

or sit tethered to an electrical outlet?

E se observarmos os adesivos que unem todas as partes,

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

so that it could withstand our frequent usage?

para que possam suportar o uso frequente?

After all, as a millennial,

Afinal, como uma "millennial",

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

tenho que checar meu celular pelo menos umas 200 vezes ao dia.

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

E, nesse processo, deixá-lo cair duas ou três vezes.

Mas qual é o verdadeiro cérebro desses aparelhos?

But what are the real brains of these devices?

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

O que faz com que eles trabalhem do modo que adoramos?

Tudo isso tem a ver com componentes elétricos e circuitos embutidos

Well that all has to do with electrical components and circuitry

that are tethered to a printed circuit board.

numa placa de circuito impresso.

Or maybe you prefer a biological metaphor --

Talvez prefiram a palavra "placa-mãe", da qual já devem ter ouvido falar.

the motherboard, you might have heard of that.

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

Não se fala muito dessa placa de circuitos,

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

e, honestamente, não sei por quê.

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

Talvez por ser a camada mais feia,

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

escondida abaixo de todas as camadas mais bonitas.

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

Mas chegou a hora dessa camada "Clark Kent"

the Superman-worthy praise it deserves.

receber o troféu "Superman" que merece.

And so I ask you a question.

Pergunto a vocês:

What do you think a printed circuit board is?

o que é uma placa de circuito impresso?

Well, consider a metaphor.

Considerem a seguinte metáfora:

Think about the city that you live in.

pensem na cidade onde vocês moram.

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

Vocês têm alguns lugares de interesse:

your home, your work, restaurants,

sua casa, trabalho, restaurantes,

a couple of Starbucks on every block.

algumas Starbucks em cada esquina.

And so we build roads that connect them all together.

Então as ruas são construídas para conectar esses lugares.

That's what a printed circuit board is.

A placa de circuito impresso é isso.

Except, instead of having things like restaurants,

Só que, em vez restaurantes, por exemplo,

we have transistors on chips,

temos transistores nos chips,

capacitors, resistors,

capacitores, resistores e outros componentes elétricos

all of these electrical components

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

que precisam se comunicar entre si.

And so what are our roads?

E o que seriam nossas autoestradas?

Well, we build tiny copper wires.

Bem, criamos minúsculos fios de cobre.

So the next question is,

Então, a próxima pergunta é como eles são fabricados?

how do we make these tiny copper wires?

They're really small.

Eles são muito pequenos.

Could it be that we go to the hardware store,

Será que basta ir a uma loja de ferramentas,

pick up a spool of copper wire,

comprar alguns fios de cobre, um cortador de fios,

get some wire cutters, a little clip-clip,

cortar aqui e ali, serrar tudo e, pronto,

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

temos uma placa de circuito impresso?

Sem chance.

No way.

Esses fios são muito pequenos para isso.

These wires are way too small for that.

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

Então, temos que nos apoiar na nossa amiga: a química.

Now, the chemical process to make these tiny copper wires

O processo químico da produção de microfios de cobre

is seemingly simple.

é aparentemente fácil.

We start with a solution

Começamos com uma solução

of positively charged copper spheres.

de esferas de cobre carregadas positivamente.

Uma placa de circuito impresso isolante é adicionada.

We then add to it an insulating printed circuit board.

And we feed those positively charged spheres

E alimentamos essas esferas carregadas positivamente

negatively charged electrons

com elétrons carregados negativamente com a adição de formaldeído à mistura.

by adding formaldehyde to the mix.

So you might remember formaldehyde.

Devem se lembrar dele.

Really distinct odor,

O cheiro característico

used to preserve frogs in biology class.

usado para preservar sapos nas aulas de biologia.

Acontece que podemos usá-lo para mais do que isso,

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

And it's a really key component

e é o componente-chave para fabricar microfios de cobre.

to making these tiny copper wires.

Os elétrons do formaldeído são conduzidos

You see, the electrons on formaldehyde have a drive.

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

a saltar nas esferas de cobre carregadas positivamente.

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

E isso se deve a um processo chamado reação redox.

And when that happens,

E, quando ele acontece, podemos fazer com que as esferas

we can take these positively charged copper spheres

positivamente carregadas

and turn them into bright,

se tornem cobre brilhante, reluzente,

shiny, metallic and conductive copper.

metálico e condutor.

And once we have conductive copper,

E, uma vez que temos o cobre condutor, estamos a todo vapor.

now we're cooking with gas.

And we can get all of those electrical components

E podemos fazer os componentes elétricos se comunicarem entre si.

to talk to each other.

So thank you once again to chemistry.

Obrigada, mais uma vez, química.

And let's take a thought

E vamos refletir sobre o quanto chegamos longe com a química.

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

Clearly, in electronic communications,

Obviamente, em comunicações eletrônicas,

size matters.

o tamanho importa.

Vamos pensar em quanto podemos diminuir nossos aparelhos.

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

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

Podemos ir dos celulares da década de 1990

até algo um pouco mais compacto como celulares atuais, que cabem no bolso.

to something a little bit more sleek,

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

Although, let's be real here:

Mas, sejamos honestos:

absolutely nothing can fit into ladies' pants pockets,

nada cabe nos bolsos das calças femininas,

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

isso se você encontrar calças com bolsos.

(Laughter)

(Risos)

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

E não acho que a química possa resolver esse problema.

But more important than shrinking the actual device,

Mas, mais importante que diminuir o tamanho do aparelho em si,

how do we shrink the circuitry inside of it,

é como diminuir seu circuito elétrico e deixá-lo 100 vezes menor,

and shrink it by 100 times,

so that we can take the circuitry from the micron scale

para passar um circuito de uma escala micro para nanométrica?

all the way down to the nanometer scale?

Because, let's face it,

Vamos admitir: todos nós queremos celulares mais potentes e rápidos.

right now we all want more powerful and faster phones.

Well, more power and faster requires more circuitry.

Maior potência e rapidez requer mais circuitos.

So how do we do this?

Como fazemos isso?

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

Não temos raios mágicos redutores eletromagnéticos

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

como o do professor Wayne Szalinski de "Querida, Encolhi as Crianças",

to shrink his children.

que encolheu os filhos dele, acidentalmente, claro.

On accident, of course.

Or do we?

Ou temos?

Well, actually, in the field,

Na verdade, nessa área,

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

há um processo muito similar

And it's name is photolithography.

chamado de fotolitografia.

In photolithography, we take electromagnetic radiation,

Nele, usamos radiação eletromagnética,

or what we tend to call light,

que tendemos a chamar de luz,

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

e a usamos para encolher algumas partes do circuito.

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

Então, podemos colocar mais deles em um espaço bem pequeno.

Now, how does this work?

Acontece assim:

tudo começa com um substrato

Well, we start with a substrate

that has a light-sensitive film on it.

que tem um filme fotossensível

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

e, então, o cobrimos com uma película,

com um padrão de linhas e detalhes tênues

of fine lines and features

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

que farão com que o celular funcione como queremos.

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

E, então, a expomos à luz intensa que reluz através da película,

which creates a shadow of that pattern on the surface.

e cria uma sombra do padrão na superfície.

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

Sempre que a luz passar pela película

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

uma reação química vai acontecer.

Isso vai queimar a imagem desse padrão no substrato.

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

So the question you're probably asking is,

E a pergunta que fariam é:

how do we go from a burned image

"Como passamos de imagens queimadas a linhas refinadas e detalhes claros?"

to clean fine lines and features?

And for that, we have to use a chemical solution

Para isso, usamos uma solução química

called the developer.

chamada revelador.

Now the developer is special.

E ele é especial.

What it can do is take all of the nonexposed areas

Ele remove seletivamente todas as áreas não expostas,

and remove them selectively,

leaving behind clean fine lines and features,

deixando as linhas refinadas e detalhes limpos,

and making our miniaturized devices work.

fazendo com que nossos aparelhos em miniatura funcionem.

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

Então, usamos a química para construir nossos aparelhos,

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

e também para diminuí-los.

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

Então, provavelmente os convenci que a química é a verdadeira heroína.

and we could wrap it up there.

E podemos encerrar aqui.

(Applause)

(Aplausos)

Hold on, we're not done.

Esperem, ainda não acabei!

Not so fast.

Não tão rápido!

Porque somos seres humanos e, como tal, sempre queremos mais.

Because we're all human.

And as a human, I always want more.

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

Vamos pensar em como usar a química para fazer mais pelos aparelhos.

to extract more out of a device.

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

Agora nos dizem que queremos algo chamado 5G,

or the promised fifth generation of wireless.

ou a prometida quinta geração de wireless.

Now, you might have heard of 5G

Vocês já devem ter ouvido falar do 5G em comerciais que começaram a aparecer.

in commercials that are starting to appear.

Or maybe some of you even experienced it

Ou talvez alguns de vocês até já o usaram nas Olimpíadas de Inverno de 2018.

in the 2018 winter Olympics.

What I'm most excited about for 5G

O que mais me impressiona com o 5G

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

é que, quando estou atrasada, saindo de casa para pegar um avião,

I can download movies onto my device in 40 seconds

posso baixar filmes no meu aparelho em 40 segundos em vez de 40 minutos.

as opposed to 40 minutes.

But once true 5G is here,

Mas quando tivermos 5G de verdade,

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

vai ser muito mais do que quantos filmes vamos baixar.

we can put on our device.

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

A questão é por que o verdadeiro 5G não é realidade?

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

Vou contar um segredo.

It's pretty easy to answer.

É muito fácil responder.

It's just plain hard to do.

É simplesmente difícil de se fazer.

You see, if you use those traditional materials and copper

Se usarmos materiais tradicionais e cobre para construir aparelhos 5G,

to build 5G devices,

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

o sinal não chega a seu destino final.

Traditionally, we use really rough insulating layers

Tradicionalmente,

utilizamos camadas insuladoras ásperas para suportar fios de cobre.

to support copper wires.

Think about Velcro fasteners.

Imaginem fixadores de velcro.

É a aspereza das duas partes que as fazem permanecer unidas.

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

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

Isso é muito importante, se você quer um aparelho

that's going to last longer

que dure mais do que leva pra você tirá-lo da caixa

than it takes you to rip it out of the box

and start installing all of your apps on it.

e começar a instalar aplicativos.

But this roughness causes a problem.

Mas essa aspereza causa um problema.

You see, at the high speeds for 5G

Nas altas velocidades do 5G,

the signal has to travel close to that roughness.

o sinal tem que caminhar perto dessa aspereza,

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

o que faz com que ele se perca antes de chegar ao destino final.

Imaginem uma cordilheira

Think about a mountain range.

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

com um complexo sistema de estradas que a atravessam,

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

e você precisa chegar do outro lado.

Don't you agree with me

Precisamos concordar

that it would probably take a really long time,

que provavelmente levaria muito tempo,

e você talvez se perderia,

and you would probably get lost,

se tivesse que subir e descer todas as montanhas,

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

as opposed to if you just drilled a flat tunnel

em vez de perfurar um túnel, que poderia seguir em linha reta.

that could go straight on through?

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

Acontece o mesmo com os aparelhos 5G.

If we could remove this roughness,

Se pudéssemos remover essa aspereza,

then we can send the 5G signal

poderíamos enviar o sinal 5G de modo direto e ininterrupto.

straight on through uninterrupted.

Sounds pretty good, right?

Muito bom, não é?

But hold on.

Mas espera.

Não acabei de dizer que precisamos da aspereza

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

to keep the device together?

para manter esse aparelho unido?

E, retirando a aspereza, o cobre não aderiria mais ao substrato.

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

isn't going to stick to that underlying substrate.

Think about building a house of Lego blocks,

Imaginem construir uma casa com peças de Lego,

with all of the nooks and crannies that latch together,

com todos os formatos que se encaixam,

as opposed to smooth building blocks.

ao contrário de blocos lisos.

Which of the two is going to have more structural integrity

Qual dos dois terá mais integridade estrutural

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

quando a criança de dois anos entrar correndo, fingindo ser o Godzilla.

trying to play Godzilla and knock everything down?

e derrubando tudo?

But what if we put glue on those smooth blocks?

Ou e se colocássemos cola nesses blocos lisos?

É isso que a indústria está esperando:

And that's what the industry is waiting for.

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

que químicos projetem superfícies niveladas

com maior aderência intrínseca para alguns dos fios de cobre.

with increased inherent adhesion

for some of those copper wires.

E quando solucionarmos esse problema, e vamos,

And when we solve this problem,

and we will solve the problem,

and we'll work with physicists and engineers

trabalharemos com físicos e engenheiros

to solve all of the challenges of 5G,

para resolver todos os desafios do 5G.

Então o número de aplicações vai disparar.

well then the number of applications is going to skyrocket.

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

Sim, teremos coisas como carros autônomos,

because now our data networks can handle the speeds

porque a rede de dados suportará as velocidades

e a quantidade de informações necessárias para que isso aconteça.

and the amount of information required to make that work.

But let's start to use imagination.

Mas vamos começar a usar a imaginação.

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

Posso imaginar ir a um restaurante com um amigo alérgico a amendoim,

taking out my phone,

pegar meu celular,

waving it over the food

passá-lo sobre a comida,

and having the food tell us

e a comida nos dá uma resposta muito importante para a pergunta:

a really important answer to a question --

deadly or safe to consume?

mortal ou seguro para comer?

Or maybe our devices will get so good

Ou talvez nosso dispositivo será tão bom

at processing information about us,

em processar informações sobre nós, que se tornará nosso "personal trainer".

that they'll become like our personal trainers.

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

E ele saberá o modo mais eficiente para queimarmos calorias.

I know come November,

Sei que em novembro,

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

quando estiver tentando perder os quilos que ganhei na gravidez,

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

adoraria um aparelho que pudesse me dizer como fazer isso.

Realmente não sei de que outro modo dizer que a química é simplesmente fantástica.

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

except chemistry is just cool.

And it enables all of these electronic devices.

E possibilita todos esses aparelhos eletrônicos.

Então da próxima vez que enviar uma mensagem

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

ou tirar uma selfie,

think about all those atoms that are hard at work

pensem em todos os átomos que trabalham duro

and the innovation that came before them.

e na inovação por trás deles.

Quem sabe?

Who knows,

maybe even some of you listening to this talk,

Talvez alguns de vocês assistindo a essa palestra,

perhaps even on your mobile device,

em seu dispositivo móvel,

will decide that you too want to play sidekick

decidam que querem ser auxiliares

to Captain Chemistry,

da Capitã Química,

the true hero of electronic devices.

a verdadeira heroína dos dispositivos eletrônicos.

Thank you for your attention,

Obrigada pela atenção

and thank you chemistry.

e obrigada, química!

(Applause)

(Aplausos)