II.1 Postępy w komunikacji

Rozwój telefoniiOdkąd Alexander Graham Bell wynalazł telefon w 1876 roku, stał się on integralną częścią współczesnego życia, oferując niemal natychmiastowe połączenia na całym świecie. Pierwsza dwukierunkowa rozmowa została przeprowadzona przez Ocean Atlantycki w 1926 roku, a komercyjne usługi telefoniczne (z wykorzystaniem radia) pomiędzy Nowym Yorkiem i Londynem wprowadzono w 1927 roku. AT&T uruchomiło międzynarodowe usługi telefoniczne w 1935. Transoceaniczne usługi telefoniczne zaczęły być przeprowadzane poprezez podmorskie kable w 1956 roku, a od 1962 także poprzez satelity komunikacyjne. Współcześni inżynierowie chemicy przeprowadzili nas od kabli miedzianych do światłowodów od tablic rozdzielczych do satelit, a także od telefonów towarzyskich do Internetu.

Komunikacja bezprzewodowaTelefony komórkowe i pagery bazują na nadrukowanych i scalonych obwodach, zaawansowanych materiałach i technikach miniaturyzacji udoskonalanych przez chemię . AT&T Labs stworzyło przenośne telephony w samochodach w latach czterdziestych XX wieku, ale nie cieszyły sie one popularnością ze względu na brak kanałów komunikacyjnych. Lata osiemdziesiąte przyniosły ze sobą przełom wraz z ideą podzielenia komunikacji bezprzewodowej pomiędzy sieć komek, które automatycznie przenosiły między sobą sygnały od przemieszczających się rozmówców wskutek czego mogły być ponownie wykorzystane. Telefony komórkowe szybko zyskały wielka popularność. Chemia odegrała także znaczącą rolę w wypracowaniu ładowalnych baterii litowo-jonowych dla telefonów komórkowych.

Technologia faksowa I kserografia Chociaż niemiecki wynalazca Arthur Korn przesłał elektronicznie pierwsze obrazy w 1902, pierwszy działający fax zadebiutował w 1924. Zaadaptowano obwody telefoniczne do przesyłania obrazów z uzyciem telefotografii:: przejrzystość fotografii była skanowana i kodowana jako sygnały elektryczne opisujące odcienie obrazu. Były one przesyłane za pomocą telefonu na odbiorczy negatyw, który następnie wywoływano w ciemni. W 1949 roku wprowadzono kopiarkę kserograficzną, która pozwalała na stworzenie idealnej kopii danego obrazu. Innowacje chemiczne w technologii faksowej, takie jak nowe tonery i tusze, zaawansowana technologia papiernicza oraz technologia fotoreceptorów organicznych zostały wprowadzone w latach siedemdziesiątych XX wieku.

Lasery i światłowodyŚwiatłowody swykorzystywane obecnie do transport informacji z użyciem światła laserowego są rewolucyjnym osiągnięciem technicznym. Chemicy wynaleźli pierwszy światłowów 1970. Światłowody były wkrótce potem wytwarzane i instalowane jako elementy scalone. Pierwszy system światłowodowy przeznaczony do rozprowadzania informacji dźwiękowych, wizualnych i danych w sieci został zainstalowany w 1977. Obecnie pojedynczy światłowód może służyć do transportu milionówpołączeń telefonicznych, plików z danymi i obrazów wizualnych

Telefotografia

Tablica rozdzielcza

Technologia informacyjna i komunikacja

II. Technologia informacyjna i komunikacja

Ewolucja komputerowaInżynieria chemiczna zasilała rewolucję komputerową i wciąż czyni komputery szybszymi, mającymi lepsze możliwości i będącymi bardziej dostępnymi. W 1939 roku pierwszy elektroniczny komputer został stworzony w Iowa State University. Programowalne kalkulatory z binarnymi cyframi i operatorami logicznymi zaczęły się pojawiać w latach czterdziestych. W 1946 EINAC, pierwszy elektroniczny komputer cyfrowy został uruchomiony, a w 1962 zadebiutował pierwszy mikrokomputer. W 1971 Intel wprowadził swój popularny mikroprocesor 4004 4-bit do powszechnego użytku, co doprowadziło do boomu na rynku komputerów osobistych. Dziś postęp wciąż następuje w dziedzinie tranzystorów chip krzemowych, układów scalonych, układów pamięci i zaawansowanych materiałów

Technologia półprzewodnikówChemia stwarza możliwość przetworzenia krzemu i germane w półprzewodniki stanowiące podstawę działania dzisiejszych komputerów urządzeń i technologii komunikacyjnych. Półprzewodniki, w przeciwieństwie do metali zwiększają swoje przewodnictwo w podwyższonych temperaturach. Te półprzewodniki są następnie przetwarzane, żeby wytworzyć nadmiar lub brak elektronów. Chipy komputerowe i układy scalone są wytwarzane z półprzewodnikowych materiałów. Wykorzystanie półprzewodników pozwala na wytworzenie mniejszych, szybszych i wydajniejszych elementów. Chemicy w przemyśle półprzewodnikowym zapewniają kontrolę jakości, wprowadzania procesów optymalizacyjnych, rozwiązywanie problemów i dostarczanie innowacji w urządzeniach mikroelektrycznych.

Chipy krzemowe i układy scaloneW 1947 roku Bardeen, William Shockley i Walter Brattain zademonstrowali, że przepływ prądu przez krzem może być selektywnie kontrolowany. Nastepujące wsutek tego odkrycia wytworzenie chipów krzemowych, układów scalonych i mikroprocesorów pozwoliło na powstanie dzisiejszych szybkich i wydajnych komputerów. Chipy krzemowe (1961) składają się z tranzystorów, oporników, kondensatorów i chipów pamięci nabudowywanych warstwowo na wafle krzemowe, a następnie poddawancyh wieloetapowym procesom chemicznym. W 1967 pierwszy podręczny kalkulator został zbudowany z wykorzystaniem układu scalonego – małego urządzenia elektronicznego które zawiera wiele tranzystorów i innych elementów elektronicznych. W latach osiemdziesiątych XX wieku układy scalone zaczęły być wykorzystywane do komputerów.

John von Neumann i ENIAC

II.2 . Technologia komputerowa

ENIAC

Półprzewodnik typu n (nadmiar elektronów

Półprzewodnik typu p (niedobór elektronów

II. Technologia informacyjna i komunikacja

II.3. Technologia komputerowa

Monitory i technologie wyświetlaniaZnaczące udoskonalenia zostały wprowadzone w technologii wyświetlania dla komputerów w ostatnich latach. Kolorowe ekrany o wysokiej rozdzielczości są głównie oparte na wykorzystywanej w telewizorach technologii kineskopu z działem elektronowym. Alternatywna technologia wyświetlaczy stosowana jest przy płaskich ekranach laptopów. Wyświetlacze ciekłokrystaliczne (LCD) bazujące na związkach organicznych zostały wynalezione w 1969 roku. Dalszy rozwój technologii wyświetlania doprowadził między innymi do powstania ciekłokrystalicznych wyświetlaczy cienkomembranowych, gdzie każdy element obrazu jest obsługiwany przez swój indywidualny zestaw tranzystorów. Chemicy wynaleźli i rozwijają materiały ciekłokrystaliczne, filtry koloru, polimerowe warstwy wyrównawcze, plastyczne formowane arkusze rozprowadzania światła oraz plazmową technologię wyświetlania.

Składowanie informacjiDane muszą być zapisywane, żeby mogły być odzyskane później, jesli mają być wykorzystywane w pełnym swoim potencjale. Innowacje chemiczne zapewniają, że nośnik zapisu jest wysokiej jakości, łatwy w użyciu i niedrogi. Przełomy w możliwościach zapisu (większa rozdzielczość, większa szybkość, kolory), klisze fotograficzne, magnetyczne formy zapisu dźwięku i cyfrowy zapis obrazu doprowadziły do postępu w dziedzinie urządzeń rejestrujących. W 1955 Reynold Johnson, amerykański wynalazca i pionier komputeryzacji wytworzył pierwszy dysk twardy do zapisu danych komputerowych. Rozliczne dalsze osiągnięcia zostały poczynione, szczególnie wobec dysków komputerowych, taśm magnetycznych i CD-ROMów (1984).

Satelity komunikacyjneDo lat 60-tyc XX wieku komunikacja pomiędzy północną Ameryką a innymi kontynentami była bardzo kosztowna. W 1962 Telstar, pierwszy aktywny satelita komunikacyjny, został wysłany na orbitę. Chemia dostarczyła materiałów strukturalnych (stopy metali, materiały plastyczne i inne zaawansowane materiały), komputerów i elementów elektroniczych, a także technologii paliw potrzebnych do wystrzeleni tych satelit. Satelity komunikacyjne odegrały ważną rolę w rozpowszechnianiu zarówno międzynarodowych, jak i krajowych rozmów dalekodystansowych, a także transmisji telewizyjnych aż do lat 90-tych. Dziś satelity komunikacyjne odgrywają coraz większą rolę w transmitowaniu sygnału telewizyjnego, w tym bezpośrednio do domowych anten satelitarnych podłączonych do cyfrowych telewizorów.

Satelity GPS na orbicie

Wytwarzanie satelit GPS

II. Technologia informacyjna i komunikacja

KinoW 1927, The Jazz Singer stał się pierwszym nakręconym pełnometrażowym filmem z synchronizowanym śpiewem i dialogiem. Do końca lat 30-tych Technicolor udoskonalił technologię telewizyjną i pojawiły sie pierwsze kolorowe telewizory. Chemia wykorzystywana w przemyśle filmowym wymagała szeregu przełomów w dziedzinie podstawowych materiałów roztworów chemicznych i ekspozycji na światło.

TelewizjaW 1926, Szkot John Logie Baird zademonstował publicznie telewizję z wykorzystaniem mechanicznego układu, tarczy Nipkowa, opatentowanego w 1883 roku. W 1927 roku Philo T. Farnsworth wyświetlił pierwszy obraz telefoniczny wykorzystując kineskop z działem elektronowym (wynaleziony w 1897). Następne dwadzieścia lat były erą lampy elektronowej w elektronice, a chemia przyczyniła się poprzez dostarczenie niezwykłych materiałów na elektrody i systemy sterujące w lampie. Do lat 50-tych XX wieku wprowadzono wiele innowacji, w tym układ scalony (1958). Następne dekady przyniosły półprzewodnikowe urządzenia obrazowe, miniaturyzację i rozliczne udoskonalenia elektroniczne.

FotografiaTechnologia filmu i fotografii umożliwiła nam zapisywanie najistotniejszych doświadczeń i ludzi w naszych życiach. Chemia wprowdziła filmy i klisze do wszystkich typów kamer i aparatów dokonując przełomów w dziedzinie podstawowych materiałów różnych roztworów chemicznych i ekspozycji na światło. Udoskonalenia w bateriach również przyczyniły się do popularności aparatów fotograficznych, między innymi wprowadzone w latach 50-tych baterie manganowe dla przenośnych aparatów z wbudowanymi lampami błyskowymi. Możliwość manipulowania filmem, elektroniką i bateriami doprowadziła do wprowadzenia w 1963 przez Eastman Kodak popularnego paratu Instamatic z kliszą, który do lat 70-tych sprzedał się w ponad 50 milionach egzemplarzy.

Tarcza Nipkowa i wynalazca, Paul Nipkow w roku

patentowania

II. 4. Rozwój rozrywki

II. Technologia informacyjna i komunikacja

II. 5. Innowacje w elektronice

Rozwól elektroniki użytkowejMateriały elektroniczne i urządzenia mikroelektroniczne są podstawą rozlicznych współczesnych produktów takich jak odtwarzacze CD, telewizory, komputery, aparaty cyfrowe i urządzenia bezprzewodowe. Od lamp elektronowych przez tranzystory do układów scalonych, inzynierowie chemiczni czynili elementy elektroniczne mniejszymi, silniejszymi, wydajniejszymi i tańszymi. Nowe materiały, procesy wytwarzania wysokoczystych materiałów i procesy wytwarzania półprzewodników zaowocowały elementami takimi jak tranzystory i układy scalone, które moga być składane w skomplikowane obwody elektroniczne aby stworzyć nowe możliwości dla urządzeń elektronicznych.

Zaawansowane materiały syntetyczneElektronika użytkowa, telefony komórkowe, i komputery osobiste wymagają wytrzymałych nieprzewodzących materiałów do ochrony wrażliwych elementów elektronicznych. Mateiały plastyczne są konieczne w wykorzystywaniu elektroniki ze względu na ich właściwości izolujące; przepływ elektronów w prądzie elektrycznym nie może łatwo przeniknąć przez strukturę molekularną materiałów plastycznych. Przez manipulowanie struktura molekuł i tworzenie nowych, chemicy i inżynierowie tworzą nowe materiały, które są jednocześnie wytrzymałe i elastyczne. Te udoskonalenia poprawiły odporność na uszkodzenia, zmniejszyły masę wyposażenia i obniżyły koszta dóbr użytkowych.

TranzystoryTo właśnie niewielki, niezawodny element elektroniczny zwany tranzystorem przyczynił się do połączenia komputerów technologii komunikacyjnej bardziej niż jakikolwiek inny wynalazek. W 1947 John Bardeen, Walter Brattain i William Shockley wynaleźli tranzystor, który stopniowo zastąpił masywne i podatne na uszkodzenia lampy elektronowe wykorzystywane dotąd do wzmacniania i zmieniania sygnałów Tranzystor i pojawiające się następnie układy scalone (które zawierają miliony tranzystorów posłużyły jako fundament rozwoju współczesnej elektroniki. W 1954 roku wprowadzono popularne radio tranzystorowe, w 1958 amerykański inżynier elektronik Seymour Cray opracował oparty na tranzystorach komputer

Wynalazcy tranzystora