The incredible chemistry powering your smartphone | Cathy Mulzer

Translator: Ivana Korom Reviewer: Joanna Pietrulewicz

Tradutor: Pedro Henrique Alves Farias da Costa Revisora: Margarida Ferreira

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

Quando entrei no ensino secundário com o meu novo telemóvel da Nokia,

I thought I just had the new, coolest replacement

pensava que tinha o substituto novo e mais moderno

for my old pink princess walkie-talkie.

para o meu antigo "walkie-talkie" cor-de-rosa princesa.

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

Só que agora, os meus amigos e eu podíamos enviar mensagens

ou falar uns com os outros onde quer que estivéssemos,

wherever we were,

instead of pretending,

em vez de fingir,

when we were running around each other's backyards.

quando corríamos nos nossos quintais.

Now, I'll be honest.

Vou ser honesta.

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

Naquela época, eu não pensava muito sobre como eram feitos estes aparelhos.

They tended to show up on Christmas morning,

Geralmente apareciam na manhã de Natal,

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

portanto, talvez fossem feitos pelos elfos na oficina do Pai Natal.

Let me ask you a question.

Vou fazer-vos uma pergunta.

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

Quem acham que são os reais duendes que fazem estes aparelhos?

If I ask a lot of the people I know,

Se eu perguntar isto a muitas pessoas que conheço,

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

dirão que são os engenheiros informáticos de Silicon Valley,

hacking away at code.

que programam os códigos.

But a lot has to happen to these devices

Mas muito tem de acontecer a estes dispositivos

before they're ready for any kind of code.

antes de eles estarem preparados para qualquer tipo de código.

These devices start at the atomic level.

Estes aparelhos começam a um nível atómico.

So if you ask me,

Então, se me perguntarem,

the real elves are the chemists.

os verdadeiros duendes são os químicos.

That's right, I said the chemists.

Isso mesmo, eu disse os químicos.

Chemistry is the hero of electronic communications.

A química é a heroína das comunicações eletrónicas.

And my goal today is to convince you

E hoje o meu objetivo é convencer-vos

to agree with me.

a concordarem comigo.

OK, let's start simple,

Vamos começar de forma simples,

and take a look inside these insanely addictive devices.

e vejam o interior destes aparelhos insanamente viciantes.

Because without chemistry,

Porque, sem química,

what is an information superhighway that we love,

o que é uma autoestrada de informação que adoramos,

would just be a really expensive, shiny paperweight.

seria apenas um pisa-papel bastante caro e brilhante.

Chemistry enables all of these layers.

A química possibilita todas estas camadas.

Let's start at the display.

Vamos começar pelo ecrã.

How do you think we get those bright, vivid colors

Como acham que conseguimos estas cores vivas e luminosas

that we love so much?

de que tanto gostamos?

Well, I'll tell you.

Vou dizer-vos.

There's organic polymers embedded within the display,

Há polímeros orgânicos incorporados no ecrã,

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

que usam a eletricidade, transformando-a no azul, vermelho e verde

that we enjoy in our pictures.

que apreciamos nas nossas imagens.

What if we move down to the battery?

E se mudarmos para a bateria?

Now there's some intense research.

Há investigação bastante intensa.

How do we take the chemical principles of traditional batteries

Como é que tiramos partido dos princípios químicos das baterias tradicionais

and pair it with new, high surface area electrodes,

e os juntamos aos novos elétrodos de alta área de superfície,

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

para podermos carregar mais carga numa pegada mais pequena de espaço,

so that we could power our devices all day long,

para podermos alimentar os nossos aparelhos o dia todo,

while we're taking selfies,

enquanto tiramos "selfies",

without having to recharge our batteries

sem termos de recarregar as baterias

or sit tethered to an electrical outlet?

ou sentarmo-nos amarrados a uma tomada?

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

E se passarmos para os adesivos que ligam isto tudo,

so that it could withstand our frequent usage?

para poder aguentar o nosso uso frequente?

After all, as a millennial,

Como sou da geração da Internet,

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

tenho de pegar no meu telemóvel pelo menos 200 vezes por dia,

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

e, ao fazê-lo, deixo-o cair umas duas a três vezes.

But what are the real brains of these devices?

Mas quais são os verdadeiros cérebros destes dispositivos?

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

O que os faz trabalhar da forma que tanto gostamos?

Well that all has to do with electrical components and circuitry

Tudo isso relaciona-se com componentes elétricos e circuitos

that are tethered to a printed circuit board.

que estão amarrados a uma placa de circuito impresso.

Or maybe you prefer a biological metaphor --

Ou talvez vocês prefiram uma metáfora biológica

the motherboard, you might have heard of that.

— a placa-mãe, como talvez já tenham ouvido dizer.

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

Não se fala tanto em placa de circuito impresso

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

e, vou ser franca, não entendo porquê.

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

Se calhar é por ser a camada menos sensual

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

e está escondida sob todas as outras camadas elegantes.

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

Mas está na altura de dar a esta camada Clark Kent

the Superman-worthy praise it deserves.

o elogio digno de Super-Homem que ela merece.

And so I ask you a question.

E faço-vos uma pergunta.

What do you think a printed circuit board is?

O que acham que é uma placa de circuito impresso?

Well, consider a metaphor.

Considerem uma metáfora.

Think about the city that you live in.

Pensem na cidade em que vivem.

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

Todos têm aqueles pontos de interesse a que querem chegar:

your home, your work, restaurants,

a casa, o trabalho, os restaurantes,

a couple of Starbucks on every block.

alguns Starbucks em cada quarteirão.

And so we build roads that connect them all together.

Então construímos estradas que os conectam todos juntos.

That's what a printed circuit board is.

Isso é o que é uma placa de circuito impresso.

Except, instead of having things like restaurants,

Só que em vez de ter coisas como restaurantes,

we have transistors on chips,

temos transístores em "chips",

capacitors, resistors,

condensadores, resistências,

all of these electrical components

todos esses componentes elétricos

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

que têm de encontrar uma maneira de falarem uns com os outros.

And so what are our roads?

Então, como são as nossas estradas?

Well, we build tiny copper wires.

Nós construímos pequenos fios de cobre.

So the next question is,

A próxima pergunta é:

how do we make these tiny copper wires?

como é que fazemos estes pequenos fios de cobre?

They're really small.

São mesmo pequenos.

Could it be that we go to the hardware store,

Será que vamos à loja de ferramentas,

pick up a spool of copper wire,

pegamos num rolo de fio de cobre,

get some wire cutters, a little clip-clip,

pegamos num alicate, um pequeno corte aqui, outro ali,

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

montamos tudo junto e depois, bang — temos a placa de circuito impresso?

No way.

De modo algum.

These wires are way too small for that.

Estes fios são demasiado pequenos para isso.

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

Por isso, temos de confiar na nossa amiga: a química.

Now, the chemical process to make these tiny copper wires

O processo químico para fazer estes minúsculos fios de cobre

is seemingly simple.

é aparentemente simples.

We start with a solution

Começamos com uma solução

of positively charged copper spheres.

de esferas de cobre com cargas positivas.

We then add to it an insulating printed circuit board.

Depois, adicionamos-lhes uma placa de circuito impresso isolante.

And we feed those positively charged spheres

E alimentamos essas esferas de carga positiva

negatively charged electrons

com eletrões de carga negativa

by adding formaldehyde to the mix.

ao adicionar formaldeído à mistura.

So you might remember formaldehyde.

Devem-se lembrar do formaldeído.

Really distinct odor,

Um odor bastante distinto,

used to preserve frogs in biology class.

usado para preservar as rãs nas aulas de biologia.

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

Acontece que consegue fazer muito mais do que isso.

And it's a really key component

É mesmo uma componente chave

to making these tiny copper wires.

para fazer estes fios de cobre minúsculos.

You see, the electrons on formaldehyde have a drive.

Os eletrões em formaldeído têm um impulso.

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

Tentam saltar por cima daquelas esferas de cobre de carga positiva.

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

E tudo isso devido a um processo conhecido como a química redox.

And when that happens,

Quando isso acontece,

we can take these positively charged copper spheres

podemos pegar nestas esferas de cobre com carga positiva

and turn them into bright,

e transformá-las num cobre brilhante, metálico e condutor.

shiny, metallic and conductive copper.

And once we have conductive copper,

E depois de termos cobre condutor,

now we're cooking with gas.

seguimos a todo o vapor.

And we can get all of those electrical components

Conseguimos que todos os componentes elétricos

to talk to each other.

falem entre si.

So thank you once again to chemistry.

Por isso, mais uma vez obrigada à química.

And let's take a thought

Vamos pegar num pensamento

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

e pensar até que ponto chegámos graças à química.

Clearly, in electronic communications,

Claro, nas comunicações eletrónicas,

size matters.

o tamanho é importante.

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

Por isso, vamos pensar em como podemos encolher os aparelhos,

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

para podermos passar do nosso telemóvel dos anos 90, à Zack Morris,

to something a little bit more sleek,

para algo um bocado mais compacto,

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

como os telemóveis de hoje que cabem no bolso.

Although, let's be real here:

Porém, sejamos honestas:

absolutely nothing can fit into ladies' pants pockets,

nada consegue caber nos bolsos das calças das senhoras,

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

se é que conseguem encontrar um par de calças com bolsos.

(Laughter)

(Risos)

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

Acho que a química não consegue ajudar nesse problema.

But more important than shrinking the actual device,

Mas mais importante do que encolher o aparelho,

how do we shrink the circuitry inside of it,

é como encolhemos o circuito dentro dele,

and shrink it by 100 times,

e o encolhemos 100 vezes,

so that we can take the circuitry from the micron scale

para podermos fazer passar o circuito de uma micro-escala

all the way down to the nanometer scale?

para uma escala nanométrica.

Because, let's face it,

Porque, diga-se a verdade,

right now we all want more powerful and faster phones.

neste momento, todos queremos telemóveis mas potentes e rápidos.

Well, more power and faster requires more circuitry.

E mais potência e mais rapidez requerem mais circuitos.

So how do we do this?

Então, como fazemos isso?

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

Não temos nenhum raio de encolher, eletromagnético e mágico,

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

como o professor Wayne Szalinski usou no "Querida, Eu Encolhi os Miúdos"

to shrink his children.

para encolher os filhos,

On accident, of course.

por acidente, claro.

Or do we?

Ou será que temos?

Well, actually, in the field,

Na verdade, nesta área,

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

há um processo bastante semelhante a isso

And it's name is photolithography.

que se chama fotolitografia.

In photolithography, we take electromagnetic radiation,

Na fotolitografia, pegamos em radiação eletromagnética,

or what we tend to call light,

ou aquilo a que chamamos luz,

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

e usamo-la para encolher uma parte daquele circuito,

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

para podermos comprimi-lo ainda mais num espaço muito pequeno.

Now, how does this work?

Como é que isto funciona?

Well, we start with a substrate

Começamos com um substrato

that has a light-sensitive film on it.

que tem um filme sensível à luz.

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

Depois cobrimo-lo com uma máscara que tem por cima

of fine lines and features

um padrão de linhas finas e de funcionalidades

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

que vão fazer o telemóvel trabalhar da forma que queremos.

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

Depois, expomos a máscara, a uma luz brilhante

which creates a shadow of that pattern on the surface.

de forma que a sombra do padrão aparece na superfície.

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

Em qualquer lado a que a luz conseguir chegar através da máscara,

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

vai causar uma reação química.

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

E isso irá queimar a imagem daquele padrão no substrato.

So the question you're probably asking is,

É provável que vocês estejam a pensar:

how do we go from a burned image

"Como passamos de uma imagem queimada

to clean fine lines and features?

"para nítidas linhas finas e funcionalidades?"

And for that, we have to use a chemical solution

Para isso, temos de usar uma solução química

called the developer.

chamada revelador.

Now the developer is special.

Esta solução é especial.

What it can do is take all of the nonexposed areas

Consegue pegar em todas as áreas não expostas

and remove them selectively,

e removê-las seletivamente,

leaving behind clean fine lines and features,

deixando para trás linhas finas e limpas e funcionalidades,

and making our miniaturized devices work.

pondo a trabalhar os nossos aparelhos miniaturizados.

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

Usámos a química para construir os dispositivos,

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

e já a usámos para encolher os dispositivos.

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

Talvez já vos tenha convencido que a química é a nossa heroína,

and we could wrap it up there.

e podíamos terminar já esta palestra.

(Applause)

(Aplausos)

Hold on, we're not done.

Calma, ainda não acabámos.

Not so fast.

Não tão depressa.

Because we're all human.

Porque somos todos humanos.

And as a human, I always want more.

E enquanto humana, eu quero sempre mais.

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

Quero pensar em como usar a química

to extract more out of a device.

para extrair mais de um dispositivo.

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

Agora, andam-nos a dizer que queremos a 5G,

or the promised fifth generation of wireless.

ou seja, a prometida quinta geração de redes sem fio.

Now, you might have heard of 5G

Vocês já devem ter ouvido falar do 5G

in commercials that are starting to appear.

em anúncios que estão a começar a aparecer.

Or maybe some of you even experienced it

Ou talvez alguns de vocês já tenham experimentado

in the 2018 winter Olympics.

nos Jogos Olímpicos de Inverno de 2018.

What I'm most excited about for 5G

O que mais me entusiasma no 5G

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

é que, quando estiver atrasada a sair de casa para apanhar um avião,

I can download movies onto my device in 40 seconds

posso baixar filmes no meu dispositivo em 40 segundos

as opposed to 40 minutes.

em vez de 40 minutos.

But once true 5G is here,

Mas quando chegar o verdadeiro 5G,

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

vai ser muito mais do que quantos filmes

we can put on our device.

podemos colocar no nosso dispositivo.

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

Então a pergunta é: porque é que o verdadeiro 5G ainda não chegou?

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

E vou contar um pequeno segredo.

It's pretty easy to answer.

É muito fácil de responder.

It's just plain hard to do.

É simplesmente difícil de fazer.

You see, if you use those traditional materials and copper

Estão a ver, se usarmos esses materiais tradicionais e o cobre

to build 5G devices,

para construir dispositivos 5G,

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

o sinal não consegue chegar ao seu destino final.

Traditionally, we use really rough insulating layers

Habitualmente, usamos camadas isolantes ásperas

to support copper wires.

para aguentar fios de cobre.

Think about Velcro fasteners.

Pensem nos fechos de velcro.

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

É a aspereza das duas peças que os torna aderentes

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

Isso é muito importante se queremos ter um dispositivo

that's going to last longer

que dure mais tempo

than it takes you to rip it out of the box

do que o necessário para tirá-lo da caixa

and start installing all of your apps on it.

e começarmos a instalar nele todos os aplicativos.

But this roughness causes a problem.

Mas essa aspereza causa um problema.

You see, at the high speeds for 5G

Com a alta velocidade da 5G

the signal has to travel close to that roughness.

o sinal tem de passar junto dessa aspereza,

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

e perder-se-á antes de chegar ao seu destino final.

Think about a mountain range.

Pensem numa cordilheira.

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

Temos um sistema complexo de estradas que sobem e sobem,

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

e queremos chegar ao outro lado.

Don't you agree with me

Não concordam comigo

that it would probably take a really long time,

que, provavelmente, levaríamos muito tempo,

and you would probably get lost,

e provavelmente nos perderíamos,

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

se tivéssemos de subir e descer todas as montanhas,

as opposed to if you just drilled a flat tunnel

em vez de perfurarmos um túnel plano

that could go straight on through?

que pudesse seguir em frente?

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

É a mesma coisa nos nossos dispositivos 5G.

If we could remove this roughness,

Se pudéssemos remover essa aspereza,

then we can send the 5G signal

podemos enviar o sinal 5G

straight on through uninterrupted.

direto, sem interrupção.

Sounds pretty good, right?

Parece muito bom, não é?

But hold on.

Mas esperem,

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

não acabei de dizer que precisávamos dessa aspereza

to keep the device together?

para manter o dispositivo unido?

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

E se a eliminarmos, ficamos numa situação

em que o cobre não vai aderir ao substrato subjacente.

isn't going to stick to that underlying substrate.

Think about building a house of Lego blocks,

Pensem na construção de uma casa com blocos de Lego,

with all of the nooks and crannies that latch together,

com todas as peças de cantos e recantos que servem de travão

as opposed to smooth building blocks.

e de outra só com blocos simples.

Which of the two is going to have more structural integrity

Qual delas vai ter maior integridade estrutural

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

quando a criança de dois anos entrar aos pulos na sala,

trying to play Godzilla and knock everything down?

tentando ser o Godzilla e derrubar tudo?

But what if we put glue on those smooth blocks?

E se colocarmos cola naqueles blocos lisos?

And that's what the industry is waiting for.

É disso que a indústria está à espera.

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

Estão à espera que os químicos projetem superfícies novas e lisas

with increased inherent adhesion

com maior adesão inerente

for some of those copper wires.

para alguns desses fios de cobre.

And when we solve this problem,

Quando resolvermos esse problema

and we will solve the problem,

— e vamos resolver o problema,

and we'll work with physicists and engineers

e vamos trabalhar com físicos e engenheiros

to solve all of the challenges of 5G,

para resolver todos os desafios do 5G —

well then the number of applications is going to skyrocket.

o número de aplicações vai disparar.

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

E aí sim, teremos coisas como carros autónomos,

because now our data networks can handle the speeds

porque agora as redes de dados podem lidar com as velocidades

and the amount of information required to make that work.

e a quantidade de informações necessárias para fazerem esse trabalho.

But let's start to use imagination.

Mas usemos a imaginação.

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

Eu imagino ir a um restaurante com um amigo alérgico a amendoins,

taking out my phone,

pegar no meu telefone

waving it over the food

abaná-lo sobre a comida

and having the food tell us

e esperar que a comida nos dê

a really important answer to a question --

uma resposta muito importante a uma pergunta:

deadly or safe to consume?

"É mortal ou seguro para consumo?"

Or maybe our devices will get so good

Ou talvez os nossos dispositivos passem a ser tão bons

at processing information about us,

no processamento de informações sobre nós,

that they'll become like our personal trainers.

que se tornarão nos nossos "personal trainers".

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

Saberão qual a maneira mais eficaz de queimarmos calorias.

I know come November,

Eu sei que, em novembro próximo,

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

quando tentar queimar alguns desses quilos de gravidez,

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

adoraria um dispositivo que me dissesse como fazer isso.

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

Eu não sei outra maneira de dizer isto,

except chemistry is just cool.

exceto que a química é fantástica.

And it enables all of these electronic devices.

E possibilita todos estes dispositivos eletrónicos.

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

Da próxima vez que enviarem um texto ou tirarem uma "selfie",

think about all those atoms that are hard at work

pensem em todos os átomos que trabalham no duro

and the innovation that came before them.

e a inovação que veio antes deles.

Who knows,

Quem sabe,

maybe even some of you listening to this talk,

talvez alguns de vocês. que estão a ouvir esta conversa,

perhaps even on your mobile device,

talvez até no vosso dispositivo móvel,

will decide that you too want to play sidekick

decidam que também querem ser um auxiliar

to Captain Chemistry,

do Capitão Química,

the true hero of electronic devices.

o verdadeiro herói dos dispositivos eletrónicos.

Thank you for your attention,

Obrigada pela vossa atenção,

and thank you chemistry.

e obrigada, química.

(Applause)

(Aplausos)