II.1. Успіхи в створенні засобів зв’язку

Удосконалення телефонного зв’язкуЗ моменту винаходу Александером Гремом Белом телефону 1876 р. він став неодмінним атрибутом в житті сучасного су-спільства, забезпечуючи практично миттєвий зв’язок по всьо-му світові. У 1926 р. відбулася перша двостороння телефон-на розмова через Атлантичний океан. А вже наступного року між Нью-Йорком і Лондоном була відкрита комерційна теле-фонна лінія (з використанням радіо). У 1935 р. компанія AT&T (American Telephone and Telegraph Co.) організувала міжна-родний телефонний зв’язок.У 1956 р. по дну Атлантичного океану було прокладено теле-фонний кабель, а з 1962 р. зв’язок між континентами став здійснюватися через супутники. Зараз завдяки роботам хімі-ків-технологів замість кабелів з мідними дротами можна вико-ристовувати волоконну оптику, замість комутаторів на теле-фонних станціях – супутники, а від паралельних телефонів у будинках ми зробили крок в інтернет. Безпровідний зв’язок

Робота стільникових телефонів і пейджерів базується на друкованих і інтегральних схемах на сучасних матеріа-лах, на технічних засобах мініатюризації. І все це стало можливим завдяки досягненням хімії. Ще в 1940-х рр. в лабораторіях компанії AT&T було розроблено мобільний телефон для використання в автомобілях, але через від-сутність каналів зв’язку він не дістав поширення. Прорив відбувся лише в 1980-х рр., коли безпровідні канали були поділені між мережею «стільників», які обслуговуються своїми стільниковими станціями і автоматично перемика-ють абонента при його пересуванні з однієї зони в іншу. Після цього стільникові телефони швидко знайшли широ-ке застосування. Хіміки зробили також великий внесок в розробку літій-йонних акумуляторів, що заряджаються, для мобільних телефонів.

Фототелеграф і ксерографіяУ 1902 р. німецький винахідник Артур Корн уперше передав зо-браження методом фотоелектричного сканування. Але перший працюючий факсимільний апарат (факс) з’явився тільки1924 р. У ньому передавання зображення здійснювалося по телефон-них лініях з використанням фототелеграфу. Для цього зобра-ження на прозорій підкладинці сканувалося і перетворювалося в електричні сигнали, що відрізняються для світлих і темних ді-лянок. Ці сигнали передавались телефонною лінією на прий-мальний аркуш – негативну фотоплівку, яку потім треба було проявити в темряві. У 1949 р. з’явилося ксерокопіювання, що дозволяло отримувати точну копію зображення. У 1970-х рр. завдяки хімічним розробкам у фототелеграфному зв’язку з’я-вились такі новинки, як тонери і чорнила, спеціальний папір з покращеними властивостями, а також органічні фоторецепто-ри.

Лазери і волоконна оптикаПоява волокон із дуже чистого скла дала можливість переда-вати інформацію за допомогою лазерного випромінювання. Це технічне досягнення викликало справжню революцію. Хі-міки-дослідники одержали перше оптичне волокно 1970 р. Не-вдовзі волоконну оптику стали виробляти в промислових мас-штабах, і вона стала невід’ємним компонентом в системах зв’язку. У 1977 р. уперше по світоводній мережі були передані звук, цифрові дані і відеозображення. Зараз тільки один воло-конно-оптичний кабель може передавати мільйони телефон-них розмов, інформаційних файлів і телевізійних зображень.

Телефотографія

Комутаторна панель

II. ОСНОВНІ ДОСЯГНЕННЯ В ГАЛУЗІ ІНФОРМАТИКИ І ЗАСОБІВ ЗВ’ЯЗКУ

II. ОСНОВНІ ДОСЯГНЕННЯ В ГАЛУЗІ ІНФОРМАТИКИ І ЗАСОБІВ ЗВ’ЯЗКУ

Поступове вдосконалення комп’ютерівХіміки-технологи багато в чому сприяли комп’ютерній рево-люції. За їх участю комп’ютери стають швидшими, потужні-шими, доступнішими. Перша електронна обчислювальна машина була створена 1939 р. в університеті штату Айови. У 1940-х рр. почали з’являтися програмовані ЕОМ, з під-тримкою операцій в двійковій системі і з булевою логікою. У 1946 р. запрацювала перша електронна цифрова маши-на – ЕНІАК, а перший мінікомп’ютер з’явився 1962 р. У 1971 р. компанія Інтел випустила для споживачів 4-бітовий процесор 4004. Від того часу ринок персональних комп’ю-терів почав свій вибуховий ріст. І сьогодні триває вдоскона-лення транзисторів, кремнієвих мікросхем, інтегральних схем, запам’ятовувальних пристроїв і нових матеріалів, з яких усе це робиться.

Технологія напівпровідниківХіміки зуміли перетворити кремній і германій у напівпровід-никові прилади, які працюють в наших комп’ютерах, побу-тових приладах і засобах зв’язку. На відміну від металів, електропровідність напівпровідникових матеріалів збільшу-ється з підвищенням температури. За допомогою спеціаль-ної хімічної обробки у цих матеріалах створюють надлишок або недостачу електронів. З таких напівпровідникових ма-теріалів виготовлені мікросхеми та інтегральні cхеми в ком-п’ютерах. Напівпровідники дозволили зменшити розміри електронних приладів, збільшити їх щвидкодію і знизити витрати енергії. Хіміки, працюючі в напівпровідниковій про-мисловості, здійснюють контроль якості, сприяють оптимі-зації виробничого процесу, діагностують несправності, бе-руть участь у розробці нових мікроелектронних приладів.

Кремнієві чипи і інтегральні схемиУ 1947 р. дослідники Джон Бардін, Уїльям Шоклі і Уол-тер Браттейн відкрили транзисторний ефект – можли-вість керувати потоком електронів у кремнії. Наступне створення кремнієвих мікросхем («чипів»), інтегральних схем і мікропроцесорів зробили можливим появу сучас-них високошвидкісних ефективних комп’ютерів.Кремнієві чипи, що з’явилися 1961 р., містять транзисто-ри, резистори, конденсатори і кристали пам’яті. Їх роз-міщують шарами на кремнієвих пластинках («вафлях»), а потім піддають багатостадійній хімічній обробці. У 1967 р. було створено перший портативний калькуля-тор на інтегральній схемі. Це був маленький електрон-ний прилад, який містив багато транзисторів та інших деталей. У 1980-х рр. інтегральні схеми з’явилися в ком-п’ютерах.

Джон фон Нейман та

ЕНІАК

II.2. Комп’ютерні технології

ЕНІАК

Напівпровідник n-типу (надлишок електронів)

Напівпровідник p-типу (недостача електронів)

II. ОСНОВНІ ДОСЯГНЕННЯ В ГАЛУЗІ ІНФОРМАТИКИ І ЗАСОБІВ ЗВ’ЯЗКУ

II.3. Комп’ютерні технології

Технологія моніторів і дисплеївВ останні роки в технології виробництва дисплеїв для комп’ю-терів відбулися разючі зміни. Для роботи кольорових графіч-них екранів з високою роздільною здатністю, як правило, необ-хідна телевізійна катодно-променева трубка. Інша технологія потрібна для виготовлення дисплеїв з плоским екраном для лаптопів і ноутбуків. Розроблені 1969 р. рідкокристалічні дис-плеї працюють на органічних речовинах. Наступним удоско-наленням стали рідкокристалічні дисплеї на тонкоплівкових транзисторах; у них кожний елемент зображення – піксель – керується своїми окремими транзисторами. Хіміки розробили рідкокристалічні матеріали, кольорові світлофільтри, полімерні орієнтуючі шари, світлорозподілювальні плівки з формованого пластика, технологію плазмових дисплеїв.

Збереження інформаціїІнформація в комп’ютерах повинна записуватися так, щоб її потім можна було при необхідності вилучити і обробляти тим чи іншим способом. Новітні хімічні розробки забезпечили ви-сокоякісні, недорогі і прості у використанні носії інформації. Удосконалення в галузі записувальних пристроїв були засно-вані також на значних досягненнях в галузі запису інформації (вища роздільна здатність, підвищена швидкість, колір), техно-логії фотоплівок, магнітного аудіозапису, цифровому представ-ленні зображень. У 1955 р. американський винахідник і піонер в галузі комп’ютерних технологій Рейнольд Джонсон створив перший дисковий накопичувач для збереження даних, отри-маних при розрахунках. У подальшому в галузі збереження даних були досягнуті істотні вдосконалення, у тому числі нако-пичувачі на дисках, магнітні стрічки і запам’ятовувальні прист-рої на компакт-дисках – CD-ROM (compact-disk read only memory), що з’явилися 1984 р.

Супутники зв’язкуДо 1960-х рр. голосовий зв’язок між Північною Америкою та іншими континентами був дуже дорогий. У 1962 р. на орбіту був запущений перший активний супутник зв’язку «Телстар». Хіміки розробили для нього конструкційні мате-ріали (металічні сплави, пластики, інші сучасні матеріали), комп’ютерне та інше електронне об-ладнання, а також технологію одержання пали-ва, необхідного для запуска подібних супутни-ків. До 1990-х рр. супутники зв’язку грали голов-ну роль у розширенні міжнародних і внутрішніх далеких телефонних розмов, а також телевізій-них передач. У теперішній час ці супутники за-безпечують розширення телевізійного мовлен-ня, у тому числі пряме цифрове мовлення на домашні супутникові тарілки.

Супутники GPS на орбіті

Виготовлення супутників GPS

II. ОСНОВНІ ДОСЯГНЕННЯ В ГАЛУЗІ ІНФОРМАТИКИ І ЗАСОБІВ ЗВ’ЯЗКУ

КіноУ 1927 р. уперше був знятий повнометражний фільм «Джа-зовий співак» із синхронізацією співу і діалогів. У кінці 1930-х років фірма «Техніколор» удосконалила технололгію, і в ре-зультаті були зняті перші художні кольорові фільми, що кори-стувалися великим успіхом. Щоб з’явилася кольорова кіно-плівка, були потрібні серйозні розробки хіміків, які створили необхідні матеріали, розчини для проявлення, розробили умови освітлення при з’йомці.

ТелебаченняУ 1926 р. шотландський винахідник Джон Логін Берд упер-ше публічно продемонстрував передавання телевізійного зображення, він використав механічний диск Ніпкова, за-пантований ще 1883 р. У 1927 р. Файлоу Фарисуорт упер-ше передав телевізійне зображення за допомогою катодно-променевої трубки (ця трубка була винайдена 1897 р.). На-ступні два десятиліття були часом безроздільного пануван-ня в електроніці електровакуумних приладів. Завданням хі-міків було створення унікальних матеріалів, з яких виготов-лені електроди і керувальні сітки електронних ламп. У 1950-х рр. з’явилися нові прилади, у тому числі інтегральні схеми (1956 р.). У наступному десятилітті відбулися пода-льші вдосконалення, з’явилися твердотільні електронно-оптичні перетворювачі, вся апаратура стала набагато мен-шого розміру.

ФотографіяФотографія і технологія виробництва плівки дозволяє зберег-ти образи людей і найважливіші події в нашому житті. Хіміки розробили плівки для всіх типів фотоапаратів. Їм треба було створити нові матеріали, різні проявляючі розчини, визначити умови освітлення. Популярності фотоапаратів і кінокамер сприяло також удосконалення акумуляторів. У 1950-х рр. для маленьких камер із вбудованим спалахом були створені лужні оксидоманганові акумулятори. Нові можливості обробки плі-вок, використання сучасних на той час електроніки і акумуля-торів дозволило фірмі Істман Кодак випустити 1963 р. популя-рний фотоапарат Інстаматик з касетою для фотоплівки. До 1970 р. було продано близько 50 мільйонів таких апаратів.

Диск Ніпкова та його винахідник Пауль Ніпков

у році патентування

II.4. Індустрія відпочинку і розваг

II. ОСНОВНІ ДОСЯГНЕННЯ В ГАЛУЗІ ІНФОРМАТИКИ І ЗАСОБІВ ЗВ’ЯЗКУ

II. 5. Інновації в електроніці

Розвиток побутової електронікиОсобливо чисті матеріали для електронного обладнання і мі-кроелектронних пристроїв є основою для численних сучас-них приладів і пристроїв, таких як CD-плеєри, телевізори, комп’ютери, цифрові камери, прилади безпровідного зв’язку. Хіміки-технологи постійно зменшували розміри електронних пристроїв, збільшували їхні можливості, робили їх менш енергомісткими и більш дешевими. Спочатку це були елект-ровакуумні прилади, потім транзистори, які поступилися інте-гральним схемам. Нові матеріали для електроніки треба бу-ло одержувати з дуже високим ступенем чистоти, а напівпро-відники треба було вміти збирати в компактні схеми. Тільки навчившись все це робити, можна було виробляти транзис-тори й інтегральні схеми, а з них, у свою чергу, збирати скла-дні електронні схеми для найрізноманітніших побутових при-ладів.

Нові синтетичні матеріалиДля побутової електроніки, стильникових телефонів і пер-сональних компьютерів необхідні міцні, довговічні пласти-ки, що не проводять струм, які повинні вберігати високо-чутливу електронну начинку. Такі матеріали необхідні вна-слідок їх електроізолювальних властивостей: електрич-ний струм – це потік електронів, які не можуть вільно пе-ресуватися через молекулярну структуру пластмас. Хіміки і технологи вміють керувати молекулярною структурою, а також синтезувати нові молекули, створюючи таким чином міцні і в той самий час гнучкі матеріали. Успіхи, досягнуті в цій галузі, підвищують стійкість побутової електроніки до удару, зменшують її вагу, а також вартість.

ТранзисториЖодне досягнення не сприяло такою мірою сполучен-ню в одну систему комп’ютерів і засобів зв’язку, як крихітна, але надійна електронна деталь, яка назива-ється транзистором. Транзисторний ефект відкрили 1947 р. Джон Бардін, Уолтер Браттейн і Уїльям Шоклі. Поступово транзистори замінили великі і крихкі елект-ровакуумні прилади, що слугували для підсилення і перемикання сигналів. Транзистори і створені потім на їх основі інтегральні схеми (вони містять мільйони транзисторів) стали основою для розвитку сучасної електроніки. У 1954 р. з’явились винятково популярні транзисторні радіоприймачі, а 1958 р. американський інженер-електрик Сеймур Крей побудував компьютер на транзисторах.

Винахідники транзистора