II. Tekniska genombrott inom informationshantering och kommunikation

En presentation över ämnet: "II. Tekniska genombrott inom informationshantering och kommunikation"— Presentationens avskrift:

1 II. Tekniska genombrott inom informationshantering och kommunikation
II. 1. Framsteg inom kommunikationsområdet Utvecklingen av telefonen Sedan Alexander Graham Bell uppfann telefonen 1876 har den blivit en central del av det moderna livet. Man kan nu kommunicera direkt med personer som befinner sig var som helst i världen. Det första telefonsamtalet över Atlanten ägde rum 1926 och kommersiell telefoni mellan New York och London började 1927, då via radio. Det amerikanska bolaget AT&T började med internationell telefonservice De långväga överföringarna skedde med radio fram till 1956 då den första undervattenskabeln började användas. Från 1962 började man använda kommunikationssatelliter. Dagens kemiingenjörer har lett oss från koppartråd till optiska fibrer, från telefonväxlar till satelliter och vidare till Internet. Trådlös kommunikation Utvecklingen av mobiltelefoner och personsökare beror på utvecklingen av integrerade kretsar, avancerade material och miniatyriseringstekniken. I detta har kemin varit en mycket viktig del. AT&T utvecklade mobiltelefoner för montering i bilar redan Dessa blev dock inte särskilt populära. Det var först på 1980-telet mobila telefoner slog igenom då den trådlösa kommunikationen delades upp i celler. När användaren rörde sig överfördes samtalet mellan cellerna så att kapaciteten i cellen man lämnat kunde återanvändas. Mobiltelefoner blev sedan snabbt populära. Kemin har även spelat en stor roll för utvecklingen av laddningsbara batterier. Laddningsbara litiumjonbatterier sitter numera i de flesta mobiltelefoner. Telefonväxel Faxmaskinen och kopieringsapparaten Även om den tyska uppfinnaren Arthur Korn skickade den första bilden elektroniskt 1902 dröjde det till 1924 innan den första faxmaskinen dök upp på marknaden. Den använde telefontekniken för att överföra bilder, sk telefotografi. En bild skannades och överfördes till elektriska signaler som visade bildens olika toner (färger). Den elektriska informationen överfördes via telefonlinjen och sedan till en fotografisk film som slutligen framkallades kom kopieringsmaskinen som gjorde det möjligt att göra exakta kopior av bilder. På 1970-talet introducerades flera förbättringar tack vare framsteg inom kemin. Dessa var t.ex. nya bläck och toners, avancerade papper och organiska fotoreceptorer. Telefotografiutrustning Laser och fiberoptik Den rena glasfibrer (optisk fiber) som nu utgör grunden för all datainfrastruktur är ett stort tekniskt framsteg som revolutionerat vårt samhälle. Det var kemiforskare som uppfann den optiska fibern I dessa fibrer överförs ljussignaler producerade av lasrar. De första systemet, baserat på optiska fibrer, för överföring av ljus, data och video installerades redan Idag kan en enda optisk fiber överföra miljoner telefonsamtal, datafiler och videofilmsrutor.

2 II. Tekniska genombrott inom informationshantering och kommunikation
II.2. Datorteknikutvecklingen Datorutvecklingen Kemiingenjörer har bidragit med mycket för att göra datorerna snabbare, mer kraftfulla och billiga. Den första elektroniska datorn byggdes 1939 vid Iowa State University i USA. Programmerbara räknare som använde binära tal och boolsk algebra började dyka upp på 1940-talet. Den första elektroniska datorn, ENIAC, kom 1946 och den första minidatorn dök upp presenterade Intel den populära processorn 4004 med en 4-bitars processor. Med den exploderade persondatormarknaden. Utvecklingen av komponenter i datorerna utvecklas ständigt och en viktig del är nya och förbättrade avancerade material. John von Neumann och ENIAC ENIAC Halvledarteknologi Kunskaper i kemi gör det möjligt att omvandla kisel och germanium till användbara halvledare vilket krävs för att datorer och annan IT-utrustning ska fungera. Halvledare är en typ av material vars ledningsförmåga ökar med ökande temperatur i motsats till vad som gäller för metaller. Halvledarna av kisel och germanium är modifierade för att öka under- eller överskottet av elektroner. Detta görs genom att tillsätta små mängder av andra grundämnen genom så kallad dopning. Halvledare gjorde det möjligt att göra elektroniska komponenter mindre, snabbare och mer energieffektiva. Kemisternas bidrag till utvecklingen av halvledarteknologin har, och är, mycket stor. Ett exempel är framställningen av den superrena kisel som krävs från råmaterialet kvartssand liksom att växa stora kiselkristaller. En halvledare av p-typ (saknar elektroner) En halvledare av n-typ (har överskott av elektroner) Kiselchips och integrerade kretsar 1947 visade John Bardeen, William Shockey och Walter Brattain att flödet av elektricitet genom kisel kunde kontrolleras selektivt. För detta belönades de med Nobelpriset Utvecklingen av kiselchips, integrerade kretsar och mikroprocessorer gjorde dagens snabba och effektiva datorer möjliga. Ett kiselchip består av transistorer, resistanser, kapacitanser och minneschip som byggs i en tunn kiselskiva (wafer). Framställningen är en avancerad kemisk process i flera steg. Den första handhållna miniräknaren som använde en integrerad krets kom På 1980-talet började man även använda integrerade kretsar i datorer.

3 II. Tekniska genombrott inom informationshantering och kommunikation
II.3. Datorteknologiutvecklingen Monitorer och skärmteknologi När det gäller datorskärmar har det skett en dramatisk utveckling de senaste åren. Tidigare användes samma teknik i de högupplösta färgskärmarna som i de gamla TV-apparaterna, d.v.s. katodstrålerör. Numera har de platta skärmarna nästa helt tagit över. LCD-skärmar baserade på organisk molekyler utvecklades av kemister Förkortningen LCD står för Liquid Crystal Display. Utvecklingen innebar att varje bildelement (pixel) kontrollerades av en transistor. Kemisterna utvecklade de organiska molekylerna som fungerar som flytande kristaller, färgfilter, polymermaterial, polarisationsfilter och liksom teknologin bakom de så kallade plasmaskärmarna. Informationslagring Information måste kunna lagras för att kunna återskapas senare för att manipuleras eller användas. Framsteg inom kemin har gjort det möjligt att spara data på olika media som är enkla att använda, tillförlitliga, av hög kvalité och billiga. Samtidigt har utvecklingen medfört högre upplösning, snabbare inspelning och möjligheten att spara färginformation i den utrustning som används för att lagra ljud, film och foton. Reynold Johnsson i USA var den första att göra en disk för att lagra data från en dator. Det gjorde han redan 1955 och sedan dessa har stora framsteg gjorts när det t.ex. gäller hårddiskar, CD- och DVD-skivor. Den första CD- skivan kom 1984 och DVD-skivan 1995. Kommunikationssatelliter Fram till 1960-talet var telefonsamtal mellan Europa och USA mycket dyra skickades den första kommunikationssatelliten ut i en bana runt jorden. Den hette Telstar och att den kunde skickas ut var till stor del kemisternas förtjänst. De bidrog med utvecklingen av avancerade material för både satelliten och den elektroniska utrustningen men också till utvecklingen av bränsle och den teknologi som behövdes för att skicka ut satelliten i en bana runt jorden. Kommunikationssatelliter spelade en stor roll för långdistanstelefoni fram till 1990-talet då den optiska fibern tog över. Idag spelar satelliterna en allt större roll när det gäller distributionen av TV-program. Den sker idag till stor del digitalt direkt till hushållen. GPS satellit i bana runt jorden Montering of GPS satellit

4 II. Tekniska genombrott inom informationshantering och kommunikation
II. 4. Underhållningsindustrins tekniska utveckling Film Filmen, The Jazz Singer, blev 1929 den första film med synkroniserat ljud och bild vilket innebar slutet för stumfilmen. I slutet av 1930-talet kom färgfilmen utvecklad av Technicolor. För att göra denna utveckling möjlig krävdes ett antal genombrott inom kemiforskningen. Det gällde t.ex. nya material och kemiska lösningar liksom en förståelse för vad som händer när olika kemikalier och material utsätts för ljus. TV 1926 visade skotten John Logie Baird ett TV-program för publik för första gången. Han använde ett mekaniskt system som patenterades redan 1883 av Nipkow. Redan året därefter överförde Philo T. Farnsworth den första TV-bilden genom at använda ett katodstrålerör. Katodstråleröret uppfanns och 1940-talen var vakuumrörens tidsålder inom elektroniken där kemisterna bistod med avancerade material för t.ex. elektrod och kontrollelementen. På 1950-talet kom många nya genombrott som t.ex. den integrerade kretsen (1958). Sedan dess har mycket hänt som genombrottet för den platta TV-skärmen, den fortsatta miniatyriseringen liksom den ökade funktionaliteten. Nipkowskivan och dess uppfinnare Paul Nipkow. Bilden är tagen 1983. Fotografering Fotografering och filmteknologin gjorde det möjligt att spara viktiga händelser och personer på bild. Det var kemister som utvecklade stora delar av teknologin som filmmaterial, framkallningsvätskor och hur för hur dessa regerar när de utsätts för ljus. Utvecklingen av batterier har också haft stor betydelse för kamerans popularitet som t.ex. det alkaliska brunstensbatteriet som kom på 1950-talet och användes till kameror med inbyggd blixt. Fram till 1970 hade Eastman Kodak sålt över 50 miljoner av den populära Instamatic-kameran med den speciella filmkassetten. Nu har den digitala kameran som använder ett s.k. CCD-chip för att lagra bildinformationen digitalt nästa helt tagit över. CCD står för Charge-Coupled Device och består av en platta med en stor mängd ljuskänsliga halvledare som var och en mäter ljusintensitet i en punkt.

5 II. Tekniska genombrott inom informationshantering och kommunikation
II. 5. Elektronikens utveckling Utvecklingen av konsumentelektronik Elektroniska komponenter finns idag i oräkneliga produkter som musikspelare, TV-apparater, datorer, digitalkameror, trådlös kommunikationsutrustning och i bilar. Från vakuumrör till transistorer och vidare till integrerade kretsar har kemisterna bidragit för att göra elektroniken mindre, mer kraftfull, mer energieffektiv och billigare. Nya material och processer för att framställa dessa i högren form har kemisterna utvecklat liksom processer för att tillverka de halvledare som används till olika komponenter i integrerade kretsar. Dessa hamnar sedan i olika elektronisk apparater och ger dessa nya och förbättrade egenskaper. Avancerade konstgjorda material Konsumentelektronik, mobiltelefoner och datorer är beroende av att det finns starka, hållbara och icke ledande plastmaterial som kan skydda den känsliga elektroniken. Dessa plastmaterial är mycket viktiga framförallt eftersom plast inte leder ström, de är isolatorer. Elektronerna som rör sig i de elektroniska kretsarna kan inte ledas bort av de molekyler som bygger upp plaster. Genom att manipulera de molekyler plaster byggs upp av kan nya plastmaterial framställas. Kemister och ingenjörer har på så sätt fått fram nya material som är både starka och flexibla vilket bidragit till att elektroniska produkter blivit mindre, lättare , tåligare och inte minst billigare. Transitorer Det som bidragit mest till den fantastiska utvecklingen av olika elektroniska apparater är uppfinningen av transistorn. Det var 1947 som John Bardeen, Walter Brattain och William Shockley uppfann transistorn som sedan gradvis ersatte de stora och sköra vakuumrör som dittills använts för att förstärka och växla signaler. Transistorn och därefter utvecklingen av integrerade kretsar bildar basen för den utveckling vi sett och fortfarande ser. En integrerad krets är en krets som innehåller miljoner transistorer som byggts på en och samma kiselskiva introducerades transistorradion och 1958 hade den amerikanske ingenjören Seymour Cray byggt den första datorn med transistorer. Transistorns uppfinnare