II. 1. Avancées en matière de communications

Le développement du téléphoneDepuis son invention par Alexander Graham Bell en 1876, le téléphone est devenu la pierre angulaire de notre vie moderne en nous permettant de nous connecter de façon quasi-instantanée à travers le monde. La première conversation vocale fut transmise à travers l’océan Atlantique en 1926, et le service téléphonique commercial (utilicant la radio) débuta entre New York et Londres en 1927. AT&T lança un service téléhonique international en 1935. Le service téléphonique trans-océanique fut d’abord établi en utilisant des cables sous-marins en 1956, et depuis 1962 par communications satellites. De nos jours, les ingénieurs chimistes ont permit de passer du fil de cuivre aux fibres optiques, des standards téléphoniques aux satellites, et des lignes téléphoniques à l’Internet.

Les Communications sans filLes téléphones portables et pagers sont basés sur des citcuits imprimés et intégrés, sur des matériaux de pointe et des techniques de miniaturization développés et améliorés grace à la chimie. En 1940, les laboratoires AT&T développèrent le téléphone portable pour utilisation dans les voitures. Cependant, ces téléphones restèrent impopulaires en raison d’un manque de lignes de communication. Les années 1980 virent une percée importante quand les communications sans fil furent divisées en une série de cellules tansferrant automatiquement les appels au fur et à mesure que les utilisateurs se déplacent de façon que chaque cellule pouvait être réutilisée. Les téléphones portablesdevinrent rapidement très populaires. La chimie joua aussi un rôle dans le dévelopment des batteries rechargeables au lithium qui sont utilisées dans les portables.

La technologie du Facsimilé et XérographieMalgré la première transmission électronique d’images par l’inventeur Allemand Arthur Korn en 1902, le premier envoi par fax n’aura lieu qu’en 1924. Il utilise les circuits téléphoniques pour la transmission d’images par téléphotographies: Une photographie transparente est transformée par balayage en signaux électriques qui indiquent les zones d’ombre de l’image. Ces données sont transmises par téléphone et imprimées sur un négatif photographique qui est ensuite développé en chambre noire. En 1949, le copieur xérographique est inventé et permet d’obtenir une copie exacte d’une image. Depuis les années 1970, les découvertes impliquant la chimie dans la technologie du facsimilé incluent les nouveaux toners et encres, une nouvelle technologie du papier et des photorécepteurs organiquesand organic photoreceptor technology.

Laser et Fibres OptiquesLes fibres de pure verre qui constituent maintenant les infrastructures pour la distribution de l’information par l’intermédiaire de rayons lasers représentent une réalisation technique révolutionaire. Des chimistes inventèrent la première fibre optique en 1970. Rapidement après, des fibres optiques furent fabriquées en grand nombre et installées comme composants intégrés. Le premier système optique à permettre la transmission de la voix, de données et de videos à travers un network fut installé en 1977. Aujourd’hui, un cable fait d’une seule fibre optique peut transmettre des millions de communications téléphoniques, de fichiers de données et d’images video.

Téléphotographie

Standard Téléphonique

II. INFORMATION ET COMMUNICATIONS

II. INFORMATION ET COMMUNICATIONS

Evolution des OrdinateursL’ingénierie chimique fut à l’origine d’une véritable révolution en matière d’informatique et continue de créer des ordinateurs de plus en plus rapides, de plus en plus puissants et de plus en plus abordables. Le premier ordinateur électronique est inventé en 1939 à Iowa State University. Le calculatrices programmables avec un système binaire utilisant la logique Boolean apparurent dans les années 1940. In 1946, ENIAC, le premier ordinateur électronique digital entre en opération et le premier mini-ordinateur débutera en 1962. In 1971, la compagnie Intel présente le populaire 4004 4-bit microprocesseur pour utilisation par les particuliers faisant par là même exploser le marché des ordinateurs personels. De nos jours, l’innovation continue en matière de transistors, de puces en silicium, de composants pour circuits intégrés, de stockage des données et de matériaux de pointe.

Technologie des Semi-conducteursLa chimie a rendu possible la transformation du silicium et du germanium en semi-conducteurs pour faire fonctioner les ordinateurs, les appareils et les instruments de communication utilisées de nos jours. Contrairement aux métaux, les semi-conducteurs représentent une catégories de matériaux don’t la conductivité augmente à températures élevées. Ces semi-conducteurs peuvent être aussi traités de façon à créer soit un excès ou un déficit d’électrons. Les puces utilisées dans les ordinateurs et les circuits intégrés sont faits de matériaux semi-conducteurs. Les semi-coonducteurs permettent d’obtenir des composants électroniques plus petits, plus rapides consommant moins d’énergie. Les chimistes de l’industrie des semi-conducteurs travaillent à contrôler la qualité des composants, à optimizer les procédures et résoudre les problèmes de fabrication, et à découvrir de nouveaux dispositifs en microélectronique.

Puces en Silicium et Circuits IntégrésIn 1947, les chercheurs John Bardeen, William Shockley, et Walter Brattain démonstrèrent que le flux d’électricité à travers le silicium pouvait être contrôler de manière sélective. La fabrication de puces au silicium, de circuits intégrés et de microproceseurs qui s’ensuivit a permis la création des ordinateurs de grandes efficacité et vitesse utilisés aujourd’hui. Les puces au silicium (1961) sont faites de transistors, condensateurs et de puces de mémoire deeposés en couche sur des plaquettes de silicium, puis traités par une série de procédés chimiques. In 1967, la première calculatrice de poche fut construite en utilisant un circuit intégré, un petit dispositif électronique contenant plusieurs transistors et autres composants électroniques. Dans les années 1980, les circuits intégrés sont utilisés dans les ordinateurs.

John von Neumann et l’ ENIAC

II.2. Ordinateurs & Informatique

ENIAC

Un Semi-conducteur de type n (excès d’électrons)

Un Semi-conducteur de type p (déficit d’électrons)

II. INFORMATION ET COMMUNICATIONS

II.3. Ordinateurs et Informatique

Ecrans et Technologies d’affichageRécemment, des progrès extrêmement importants se sont produits en matière d’écran d’ordinateur. Les écrans graphiques en coleur sont principalement fondéss sur le tube de télévision cathodique. Le nouvelles technologies d’image incluent les écrans plats pour la ordinateurs potables et les notebooks. Les écrans à cristaux liquides basés sur des composants chimiques organiques furent inventés en 1969. S’en suivit le développement d’écrans à cristaux liquides basés sur des transistors formés de fims minces, dans lesquels les éléments de chaque image est dérivée de son propre transistor individuel. Les chimistes ont développé des matériaux pour cristaux liquides, des filtres à couleurs, des alignements de couches polymériques, des feuillets en plastique moulé pour la répartition des rayons lumineux, et la technologie pour les écrans plasmas.

Stockage de l’InformationL’information doit d’être enregistrée et sauvegardée de façon à pouvoir être récupérer plus tard pour être utilisée et manipulée. Les innovations chimiques ont permis de développer des moyens d’enregistrements de grade qualité, facile d’utilisation et peu côuteuse. Des percées importantes en matière de capacité de mémorisation (plus grande résolution, plus grade vitesse, et meilleures couleurs), en matière de films photographiques, d’enregistrements magnétiques audio et d’images numériques digitlales ont aussi été à l’origine d’avancées dans les dispositifs d’enregistrement. En 1955, Reynold Johnson, un inventeur Américain et un pionnier en matière d’ordinateurs, développa le premier disque dur pour le stockage des données informatiques. De nombreuses avancées dans ce domaine s’en suivirent, plus spécialement pour les disques informatiques, les bandes d’enregistrement et les CD-ROMs (1984).

Communications par SatellitesJusque dans les années 1960, les communications vocales entre l’Amérique du Nord et les autres continents étaient très côuteuses. En 1962, Telstar, le premier satellite de communications au monde est mis sur orbite. La chimie procura les matériaux structurels (métaux, alliages, plastiques et autres matériaux de pointe), les ordinateurs et les composants électroniques et la technologie des carburants nécessaires au lancement de ces satellites dans l’espace. Les satellites de communication ont joué un rôle majeur en permettant le développement les appels téléphoniques de longues distance et même internationaux, de même que les transmission jusque dans les années 1990. De nos jours, les communications par satellites jouent un rôle de plus en plus important dans les transmission télévisuelles, incluant les diffusions en direct transmises dans les foyers par l’intermédiare des antennes paraboliques et de la télévision numérique (cable).

Satellites GPS sur orbite

Fabrication de Satellites GPS

II. INFORMATION ET COMMUNICATIONS

Les Films cinématographiquesEn 1927, Le Chanteur de Jazz devint le premier film long-métrage avec les dialogues et les chansons synchronisés. Vers la fin des années 1930, la compagnie Technicolor avait affiné ses procédés et les premiers fims en couleur attirèrent de nombreaux spectateurs. La chimie associée à l’industrie cinématographique implique de nombreuses découvertes en matière de matériaux de base, de solutions chimiques et d’exposition à la lumière.

La TélévisionEn 1926, l’Ecossais John Logie Baird présenta la télévision pour la première fois en public en utilisant un système de télévision mécanique appelé le disque Nipkow breveté en 1883. En 1927, Philo T. Farnsworth avait réalisé la transmission de la première image télévisuelle en utilisant un tube cathodique (inventé en 1897). Les vingt années qui suivirent virent l’ère du tube cathodique sous vide prendre son essor dans le domaine de l’électronique et la chimie contribua grandement en développant des matériaux uniques pour les électrodes et les composants dues tubes cathodiques. Vers les années 1950, de nombreuses innovations virent el jour telles que les circuits intégrés (1958). Les technqiues telles que les dispositifs d’imagerie tout solide, la minuaturisation et autres amélioration dnas le domiane de l’électronique arrivèrent dans les années suivantes.

La PhotographieLa photographie et la péllicule nous permettent d’enregistrer et de conserver un souvenir des instants et des individus les plus importants de notre vie. La chimie fut impliquée dans le développement de péllicules pour tous les types d’appareils photo, avec de nombreuses innovations pour les matériaux de base, les différentes solutions de produits chimiques et l’exposition à la lumière. Les améliorations dans les domiane des piles et batteries ont aussi largement contribué à la popularité de l’appareil photo, avec, par exemple, dès les années 1950, les piles alcalines au manganèse utilisées dans les appareils photo de poche avec flash intégré. La possibilité de manipuler la péllicule, l’électronique et les batteries conduisit à l’invention de l’appareil photo instantané (Polaroid) en 1963 par la firme Eastman Kodak qui en venda plus de 50 millions avant 1970.

Le disque Nipkow et son inventeur, Paul Nipkow

l’année où l’instrument a été breveté

II. 4. Industries de Divertissement

II. INFORMATION ET COMMUNICATIONS

II. 5. Innovations en matière d’électronique

L’Evolution de l’électronique de consommationLes matériaux électroniques et les dispositifs microélectroniques sont au coeur d’innombrables produits de moderne de consommation courante, tels que les lecteurs de CDs, les postes de télévision, les ordinateurs, les appareils photo numériques et tous les dispositifs sans fil. Des tubes cathoiques, aux transistors en passant par les circuits intégrés, les ingénieurs chimistes ont fabriqué un électronique toujours plus petit, plus puissant, plus efficace énergétiquement et plus abordable. De nouveaux matériaux et procédés pour produire des matériaux de grande pureté et les procédures pour la fabrication de semi-conducteurs ont permis la fabrication de composants tels que les transistors et les circuits intégrés qui peuvent être ensuite assemblés pour former des circuits électroniques plus complexes et permettre d’augmenter la capacité pour une plus large gamme de dispositifs électroniques.

Les Matériaux synthétiques de pointeL’électronique de consommation, les téléphoness cellulaires et les ordinateurs personnels repose sur des plastiques non-conducteurs, robustes et durables afin de protéger les composants électroniques sensibles. Les plastiques sont essentiels pour toutes les applications en électronique du fait de leur propriétés d’isolants, les flots d’électrons qui créent les courants électriques ne peuvent pas tranverser les structures moléculaires des plastiques. En manipulant les structures des molécules et en créant de nouvelles structures, les chimistes et les ingénieurs peuvent produire de nouveaux matériaux qui sont à la fois plus solides et plus flexibles. Ces avancées ont nettement amélioré les impacts de résistance, réduit le poids des équipments et le coût des bien de consommation.

Les TransistorsPlus que n’importe quel autre développement technologique, ce fut un minuscule, mais fiable composant électronique appelé transistor qui permit le mariage entre les ordinateurs et les systèmes de communication. En 1947, John Bardeen, Walter Brattain, et William Shockley inventèrent le transistor qui progressivement remplaça les tubes à vide volumineux, fragiles utilisés pour amplifier et tranférer les signaux. Le transistor et par la suite les circuits intégrés (qui contiennent des millions de transistors) furent à l’origine du développment de l’électronqiue moderne. La populaire radio transistor apparut dès 1954, et en 1958, l’ingénieur en électronique Seymour Cray développa l’ordinateur utilisant transistors.

Les inventeurs du transistor