AVANÇOS TECNOLÓGICOS DO PONTO DE VISTA QUÍMICOII. INFORMAÇÃO E COMUNICAÇÕES

Se actualmente podemos manter contacto em qualquer parte do mundo, isso deve-se às inovações em química, engenharia e electrónica, desde o final do século XIX até hoje.

O nosso estilo de vida mudou radicalmente ao longo do século passado, do modo de vida rural para o urbano, da educação das elites à educação das massas, da agricultura ao trabalho de investigação. O subsequente fluxo de pessoas, informação, novas ideias e materiais trouxe mudanças sociais significativas.

Numerosos resultados da química contribuíram para a evolução de diversificadas ferramentas de comunicação de que necessitamos a fim de obter, armazenar e distribuir informação. As comunicações sem fios e a fibra óptica constituem os alicerces da nossa sociedade internáutica. A química do silício e os polímeros de alto desempenho tornaram possíveis os microprocessadores de hoje. Cinema, televisão e fotografia apoiam-se na química para ajudar a preservar as nossas memórias. As conquistas científicas dos químicos permitem que parentes e amigos se mantenham em contacto uns com os outros, onde quer que estejam na Terra.

II.1- Progresso das comunicações O desenvolvimento do telefone Comunicações sem fios Tecnologia de facsímile e xerografia Laser e fibra óptica

II.2. Tecnologia informática Evolução dos computadores Tecnologia de semicondutores Chips de silício e circuitos integrados Tecnologias de ecrã e monitores Armazenamento de informação Satélites de comunicação

II.3. Evolução do entretenimento Cinema Televisão Fotografia

II.4. Inovações em electrónica Evolução da electrónica de consumo Materiais sintéticos avançados Transístores

Cronologia

1876 Alexandre Graham Bell completa a primeira chamada telefónica.

1926 Os irmãos Warner fazem o primeiro filme com música sincronizada e efeitos áudio.

1926 A primeira conversa nos dois sentidos é transmitida através do Oceano Atlântico.

1927 Philo T. Farnsworth transmite a primeira imagem televisiva usando um tubo de raios catódicos.

1946 É posto em funcionamento o ENIAC, o primeiro computador electrónico digital. John von Neumann (nascido na Hungria) participou na modificação dos pormenores matemáticos e lógicos do ENIAC.

1947 O transístor é inventado nos laboratórios Bell Telephone.

1955 Reynold Johnson desenvolve a primeira unidade de disco.

1958 Jack kilby da Texas Instruments inventa o circuito integrado (IC).

1961 Aparecimento dos primeiros chips de silício.

1961 O primeiro satélite de comunicações activo do mundo, Telstar, é colocado em órbita.

1961 A Eastman Kodak apresenta a popular máquina fotográfica Instamatic com cartucho de filme.

1971 A Intel apresenta o seu microprocessador 4004, de 4 bits, para uso do consumidor.

1977 A cidade de Chicago testa o primeiro sistema de comunicações comercial de fibra óptica.

1983 Os telemóveis tornam-se populares depois da descoberta da mudança automática de comunicações sem fios através de uma série de células.

1984 Aparecimento do CD-ROM (compact-disc-read-only memory) e do leitor de CD (disco compacto).

Avanços Tecnológicos em Informação e ComunicaçõesCronologia

II.1. Progresso das ComunicaçõesO desenvolvimento do telefone

Desde que Alexandre Graham Bel inventou o telefone, em 1876, este tornou-se um marco da vida moderna, oferecendo ligações quase imediatas para todo o mundo. A primeira conversa nos dois sentidos foi transmitida através do Oceano Atlântico em 1926 e o serviço comercial de telefone (usando rádio) começou entre Nova Iorque e Londres em 1927. A AT&T lançou o serviço internacional de telefone em 1935. O serviço de telefone transoceânico começou por ser suportado por cabos submarinos em 1956 e, desde 1962, por satélites de comunicações. Os engenheiros químicos de hoje fizeram-nos evoluir do fio de cobre à fibra óptica, das centrais telefónicas aos satélites, de conversas telefónicas à Internet.

A. Graham Bell

II.1. Progresso das ComunicaçõesComunicações sem fios

Telemóveis e pagers dependem de circuitos impressos e integrados, materiais avançados e técnicas de miniaturização optimizadas pela química. A AT&T Labs desenvolveu telemóveis de carro na década de 1940, mas estes não se tornaram populares devido à falta de canais de comunicação. A década de 1980 trouxe um grande avanço quando as comunicações sem fios foram divididas numa série de células que automaticamente mudavam à medida que se moviam, para que cada célula pudesse ser reutilizada. Os telemóveis tornaram-se populares rapidamente. A química também desempenhou um papel importante no desenvolvimento de baterias de ião lítio recarregáveis para telemóveis.

Central Telefónica

II.1. Progresso das ComunicaçõesTecnologia de facsímile e xerografia

Embora o inventor alemão Arthur Korn tenha transmitido electronicamente as primeiras imagens em 1902, o primeiro fax começou a funcionar em 1924. Adaptaram-se circuitos telefónicos para transmissão de imagem usando telefotografia: uma transparência fotográfica era transformada em sinais electrónicos que indicavam os tons da imagem. Estes dados eram transmitidos por telefone, recebidos numa folha de filme fotográfico negativo e, em seguida, desenvolvidos numa câmara escura. Em 1949, foi lançada uma fotocopiadora que permitia uma réplica exacta da imagem. As inovações químicas na tecnologia de facsímile, incluindo novas tintas, tecnologia de papel avançada e tecnologia de fotorreceptor orgânico, foram introduzidas na década de 1970

Telefotografia

II.1. Progresso das ComunicaçõesLaser e fibra óptica

As fibras de vidro puro que agora asseguram a infra-estrutura de transmissão de informação com uso de laser são um avanço técnico revolucionário. Investigadores químicos inventaram a primeira fibra óptica em 1970. As fibras ópticas começaram rapidamente a ser fabricadas e instaladas como componentes integrados. O primeiro sistema óptico a transmitir voz, dados e serviço de vídeo em rede foi instalado em 1977. Actualmente, um único cabo de fibra óptica pode transmitir milhões de chamadas telefónicas, ficheiros de dados e imagens de vídeo.

Instalação de fibra óptica no centro de Chicago

(1977)

II.2. Tecnologia InformáticaEvolução dos computadores

A engenharia química tem alimentado a revolução na tecnologia informática e continua a tornar os computadores cada vez mais rápidos, mais potentes e mais acessíveis. Em 1939, o primeiro computador electrónico é inventado na Iowa State University. Calculadoras programáveis com números binários e lógica booleana começaram a aparecer na década de 1940. Em 1946, ENIAC, o primeiro computador electrónico digital entrou em operação e, em 1962, o primeiro minicomputador. Em 1971, a Intel Company apresentou o seu popular microprocessador 4004, de 4 bits, para uso doméstico, e o mercado de computadores pessoais explodiu. Actualmente, a inovação continua nos transístores, chips de silício, componentes integrados, dispositivos de armazenamento de dados e materiais avançados.

John von Neumann e o ENIAC

II.2. Tecnologia InformáticaTecnologia de semicondutores

A química torna possível transformar silício e germânio em semicondutores que alimentam os computadores, electrodomésticos e dispositivos de comunicação de hoje. Os semicondutores, ao contrário dos metais, são uma classe de materiais cuja condutividade aumenta a temperaturas elevadas. Estes semicondutores são ainda tratados para criar um excesso ou falta de electrões. Os chips de computadores e os circuitos integrados são feitos de materiais semicondutores. Os semicondutores permitem que os componentes electrónicos sejam mais pequenos, mais rápidos e mais eficientes energeticamente. Os químicos na indústria de semicondutores proporcionam um controlo de qualidade dos componentes, optimização dos processos, resolução de problemas e inovações em dispositivos microelectrónicos.

Um semicondutor tipo p (falta de electrões)

Um semicondutor tipo n (excesso de electrões)

II.2. Tecnologia InformáticaChips de silício e circuitos integrados

Em 1947, os investigadores John Bardeen, William Shockley e Walter Brattain demonstraram que o fluxo de electricidade através do silício poderia ser controlado selectivamente. A criação subsequente de chips de silício, circuitos integrados e microprocessadores tornou possível os computadores actuais, de alta velocidade e eficiência. Os chips de silício (1961) consistem em transístores, resistências, condensadores e chips de memória construídos em camadas sobre placas de silício, que em seguida são expostos a um processo químico de várias etapas. Em 1967, a primeira calculadora de mão foi construída usando um circuito integrado, um pequeno dispositivo electrónico que continha muitos transístores, e outros componentes electrónicos. Na década de 1980, os circuitos integrados são aplicados a computadores.

Chip de silício

O primeiro circuito integrado

II.2. Tecnologia InformáticaTecnologias de ecrã e monitores

Nos últimos anos têm-se assistido a melhorias dramáticas na tecnologia dos ecrãs dos computadores. Ecrãs gráficos a cores de alta resolução baseiam-se essencialmente no tubo de raios catódicos da televisão. Tecnologias alternativas incluem dispositivos de ecrã plano desenvolvidos para computadores laptop e notebooks. Os ecrãs de cristais líquidos (LCD) baseados em compostos orgânicos foram inventados em 1969. Desenvolvimentos posteriores incluem ecrãs de transístores em filme fino de cristais líquidos onde cada elemento da imagem é controlado pelo seu próprio transístor. Os químicos desenvolveram materiais de cristal líquido, filtros de cor, camadas de alinhamento poliméricas, painéis plásticos de distribuição de luz e tecnologia de ecrã de plasma.

Câmara Escura

II.2. Tecnologia InformáticaArmazenamento de informação

A informação tem que ser gravada para que se possa mais tarde recuperar e manipular. As inovações químicas garantem uma gravação de alta qualidade, fácil de usar e barata. Progressos na capacidade de gravação (elevada resolução, maior velocidade e cor), filmes fotográficos, gravações magnéticas de áudio e imagem digital também trouxeram avanços nos dispositivos de gravação. Em 1955, Reynold Johnson, um inventor americano e pioneiro em computadores, desenvolveu a primeira unidade de disco (disk drive) para armazenar dados em computadores. Muitos avanços foram obtidos posteriormente, especialmente em discos de computador, fitas magnéticas e CD-ROMs (1984).Primeira unidade de disco

(disk drive)

II.2. Tecnologia InformáticaSatélites de comunicação

Até à década de 1960, as comunicações entre a América do norte e outros continentes eram muito caras. Em 1962, o Telstar, primeiro satélite de comunicações activo do mundo, foi colocado em órbita. A química forneceu os materiais estruturais (ligas metálicas, plásticos e outros materiais avançados), componentes de computadores e electrónicos e a tecnologia de combustível necessários para lançar estes satélites. Os satélites de comunicação desempenharam um papel muito importante na expansão, tanto a nível internacional como doméstico, das chamadas de longa distância e das transmissões televisivas até à década de 1990. Actualmente, os satélites de comunicações desempenham um papel crescente nas transmissões televisivas, incluindo as transmissões directas para antenas parabólicas com televisão digital. Satélites GPS em

órbita

Fabrico de Satélites GPS

Telstar

II.3. Evolução do EntretenimentoCinema

Em 1927, o “Jazz Singer” tornou-se no primeiro filme de longa-metragem com diálogo e canto sincronizados. No final da década de 1930, a Technicolor refinou os seus processos e os primeiros filmes coloridos tornaram-se grandes sucessos. A química dos filmes exigiu uma série de inovações envolvendo materiais básicos, soluções químicas e exposição à luz.

Poster do primeiro filme de longa metragem, The Jazz Singer, com música

e diálogos sincronizados

II.3. Evolução do EntretenimentoTelevisão

Em 1926, o escocês John Logie Baird mostrou publicamente, pela primeira vez, imagens televisivas através de um sistema mecânico de televisão, o disco de Nipkow, patenteado em 1883. Em 1927, Philo T. Farnsworth transmitiu a primeira imagem televisiva usando um tubo de raios catódicos, inventado em 1897. Os vinte anos seguintes foram a era dos tubos de vácuo em electrónica e a química com materiais únicos para eléctrodos e elementos de controlo dentro dos tubos. Na década de 1950, foram feitas muitas inovações incluindo o circuito integrado (1958). As décadas seguintes trouxeram dispositivos de imagem de estado sólido, miniaturização e várias melhorias na electrónica.

Philo T. Farnsworth e o tubo de raios catódicos

O disco de Nipkow e o seu inventor, no ano em que foi patenteado.

II.3. Evolução do EntretenimentoFotografia

Tecnologias fotográfica e cinematográfica permitem-nos registar as pessoas e as experiências mais importantes da nossa vida. A química desenvolveu filmes para todos os tipos de máquinas fotográficas através de avanços nos materiais básicos, diferentes soluções químicas e exposição à luz. As melhorias nas baterias também contribuíram para a popularidade da máquina fotográfica, incluindo as baterias alcalinas de manganês de 1950 para máquinas fotográficas pequenas com unidade de flash internas. A capacidade de manipular o filme, a electrónica e as baterias levou ao aparecimento, em 1963, da câmara Instamatic da Eastman Kodak com cartucho de filme, que vendeu mais de 50 milhões de unidades até 1970.

Kodak-Instamatic

II.4. Inovações em ElectrónicaEvolução da electrónica de consumo

Os materiais electrónicos e dispositivos microelectrónicos são o coração de inúmeros produtos modernos, como leitores de CD, televisões, computadores, máquinas fotográficas digitais e dispositivos sem fios. Dos tubos de vácuo aos transístores e aos circuitos integrados, os engenheiros químicos tornaram a electrónica mais pequena, mais potente, mais eficiente em termos energéticos e mais barata. Novos materiais, processos para produzir materiais altamente puros e processos para construção de semicondutores levaram ao aparecimento de vários componentes, tais como transístores e circuitos integrados, que podem ser montados em circuitos electrónicos de modo a proporcionar novas capacidades a uma ampla gama de dispositivos electrónicos.

II.4. Inovações em ElectrónicaMateriais sintéticos avançados

Electrodomésticos, telemóveis e computadores pessoais dependem de plásticos resistentes, duradouros e isolantes para proteger os componentes electrónicos sensíveis. Os plásticos são essenciais nas aplicações electrónicas devido às suas propriedades isolantes; o fluxo de electrões que produz as corrente eléctrica não consegue penetrar facilmente nas estruturas moleculares dos plásticos. Manipulando as estruturas das moléculas e criando outras novas, químicos e engenheiros produziram novos materiais simultaneamente resistentes e flexíveis. Estes avanços melhoraram a resistência ao impacto, a redução do peso total dos equipamentos e a redução do custo de bens de consumo.

II.4. Inovações em Electrónica

Foi um componente electrónico minúsculo e fiável, chamado transístor, que permitiu, mais que qualquer outra inovação, o casamento entre computadores e comunicação. Em 1947, John Bardeen, Walter Brattain e William Shockley inventaram o transístor que, gradualmente, substituiu os volumosos e frágeis tubos de vácuo usados para ampliar e permutar sinais. O transístor e os subsequentes circuitos integrados (que contêm milhões de transístores) serviram de fundações para o desenvolvimento da electrónica moderna. Em 1954 apareceu o popular rádio transístor e, em 1958, um engenheiro electrotécnico americano, Seymour Cray, desenvolveu um computador transistorizado.

Transístores

Os inventores do transístor

O primeiro transístor