O Transistor, e a Bateria

 
   No dia 3 de outubro de 1950, John Bardeen e Walter H. Brattain registraram a patente do transistor, mas a invenção dificilmente teria acontecido sem o envolvimento de William Shockley, que acabou conhecido tanto por sua controvérsia quanto por seu brilhantismo.
   Tudo começou quando um químico sueco, Jons Berzelius, descobriu o silício, em 1824, e um outro químico, um alemão, Clemens Alexander Winkler, descobriu uma substância chamada germânio, em 1886. Ambas as substâncias ou elementos são conhecidas como "semicondutoras", porque compartilham uma mesma característica elétrica: apresentam propriedades de condução de eletricidade num meio-termo entre a da isolação, que resiste à eletricidade completamente, e a do metal, que a conduz com facilidade. A quantidade de material necessário é relativamente pequena. Bardeen, Brattain e Shockley estudaram profundamente esses materiais, o que resultou no "transistor", que recebeu esse nome do engenheiro eletricista John Robinson Pierce, porque ele podia transmitir — e amplificar — acorrente por meio de um "resistor". Bardeen, Brattain e Shockley se conheceram nos Laboratórios Bell, em Murray Hill, no Estado de Nova Jersey, em 1945. Brittain trabalhava nos Laboratórios Bell desde 1928, enquanto Shockley começou em 1930 e Bardeen em 1945. Shockley havia conhecido Brattain quando estava na marinha dos Estados Unidos durante a Segunda Guerra Mundial, onde haviam trabalhado juntos no desenvolvimento de sistemas anti-submarino. Bardeen era físico, e Brattain havia trabalhado numa área da física chamada harmônico durante sete anos quando Shockley se uniu a eles. A empresa AT&T estava aberta a experimentos. Ela estava enfrentando um grande problema: a licença da patente para o telefone estava chegando ao fim, o que abriria espaço para uma série de ávidos competidores.
    O problema era a válvula eletrônica. Tudo começou em 1906, quando Lee De Forest inventou o "tríodo" numa válvula eletrônica, que era muito boa para a amplificação de sinais.
    A AT&T necessitava de algo que ampliasse os sinais para que os sons e dados pudessem ser transmitidos por linhas telefônicas a longa distância — na realidade, deveriam percorrer o mundo. Para compreender isso, é necessário saber que, quando os sinais eletrônicos viajam, eles percorrem o caminho em etapas. Um sinal não percorre direto, por exemplo, o caminho entre Nova York e uma cidade da Malásia; ao contrário, o sinal viaja de uma caixa de distribuição num país, onde é amplificado — repõe as energias, como se fosse um viajante — e enviado a outra caixa de distribuição, onde novamente é amplificado até alcançar seu destino.
A AT&T havia comprado a patente de De Forest e aprimorado enormemente a válvula eletrônica. Mas ainda havia um grande problema: sabia-se que as válvulas eletrônicas, que eram a essência do sistema de amplificação de sinais, eram falíveis. Elas também consumiam muita energia e geravam muito calor.
    O que a AT&T percebeu é que o material semicondutor poderia solucionar esses problemas. Ele possuía qualidades de condutor, era barato e mais fácil de manusear do que as válvulas eletrônicas. Partindo dessa premissa, novos experimentos foram conduzidos por Brattain e Bardeen e levaram à criação de um "transistor de contato de ponta" em 1947. Em 1950, Shockley havia desenvolvido o "retificador", que substituiu o transistor de contato de ponta. Este, por sua vez, levou ao desenvolvimento de um dispositivo
chamado "transistor de junção" O transistor teve um impacto enorme no tamanho dos aparelhos elétricos: estes podiam ser muito menores, e qualquer um que tenha vivido na década de 1950 deve se lembrar do advento do "rádio transistorizado", que era um rádio portátil menor e mais potente. O transistor também teve um grande impacto nos aparelhos de televisão (mesmo que apenas internamente) e tinha uma série de outras utilizações. Embora a eletrônica seja complexa, talvez sendo melhor deixarmos a explicação do funcionamento do transistor para os físicos, é de fundamental importância lembrarmos que o transistor acondiciona muita energia num pequeno invólucro — e com segurança, diferentemente da válvula.
    O trabalho dos três cientistas não passou despercebido. Em 1956, eles foram laureados com o Prêmio Nobel de Física por seu trabalho com o transistor. Shockley saiu dos Laboratórios Bell em
1956, fundando o Laboratório de Semicondutores Shockley, num local que passaria a ser conhecido como Vale do Silício. Como já mencionado, Shockley se tornou uma figura controversa. Suas teorias sobre genética afirmavam, por exemplo, que os negros eram intelectualmente inferiores aos brancos.      Tais teorias foram refutadas tanto pelo público em geral quanto pela comunidade científica. Outra coisa memorável sobre sua vida é que ele viria a morrer de causas naturais.

 A Bateria

  A primeira experiência bem-sucedida que levou à criação das bateriaspoderia ser considerada uma cena extraída de um filme de ficção científica. Trabalhando sozinho em seu laboratório, o inventor italiano Luigi Galvani notou que a perna de uma rã morta começou a se contrair ao entrar em contato com dois metais diferentes.
  A conclusão dramática e ao mesmo tempo simples era a de que havia uma conexão entre a eletricidade e a atividade muscular. Galvani está associado às atuais denominações "célula galvânica"
e "volt". A descoberta de Galvani não poderia ter ocorrido num momento mais apropriado. Sua descoberta, juntamente com outras relacionadas à eletricidade, precedeu o desenvolvimento de sistemas eletroquímicos de armazenamento de energia (baterias). A compreensão sobre o funcionamento da eletricidade foi de vital importância para o desenvolvimento da bateria. O inventor Alessandro Volta foi o responsável por essa conexão. A "pilha voltaica" (que recebeu o nome de seu inventor, Volta) surgiu em 1800 e é considerada a primeira bateria. Mas a pilha voltaica era apenas uma pilha, ou seja, discos de prata e zinco colocados uns sobre os outros e apenas separados por um tecido poroso e não condutor, saturado de água do mar, que é um excelente condutor de eletricidade.

    O projeto original, apesar da aparência pouco científica, funcionou. De fato, novas experiências com diferentes metais e materiais prosseguiram ao longo de 60 anos. Mesmo assim, a pilha voltaica continuou sendo a única forma prática de eletricidade do início do século XIX.

    Volta chamou sua pilha de "órgão elétrico artificial" (assim como de pilha voltaica). Quando conectada a um fio, ela produzia correntes elétricas. Posteriormente, a conexão entre a energia elétrica e as reações químicas foi reconhecida.

    O passo seguinte foi o desenvolvimento, em 1859, de uma "bateria de chumbo e ácido" por Gaston Plante. A energia era obtida por meio da utilização de placas de chumbo como eletrodos que podiam ser carregados e recarregados. Essa aplicação da bateria despertou (como era de esperar) uma corrida pelo desenvolvimento de baterias que pudessem agir rapidamente. No final do século XIX, o "dínamo" e a "lâmpada elétrica" haviam sido inventados. Como conseqüência do desenvolvimento

industrial, houve a necessidade de sistemas de armazenamento de energia elétrica.

    Um dos inventores que melhor compreendeu essa necessidade foi Emile Alphonse Fuare, que desenvolveu um modo de revestir os dois lados da placa de chumbo com uma pasta de pó de chumbo e ácido sulfúrico. Esse foi um avanço significativo que permitiu a produção de baterias de chumbo e ácido com células. Fuare também entrou com pedidos de registro de patente para a confecção de placas revestidas de pasta para baterias de chumbo e ácido. A partir de então, as baterias passariam a ser constituídas de uma série de células conectadas eletricamente. Essas células eletroquímicas se tornaram os blocos formadores pelos quais as baterias são agora conectadas. Um grande número de companhias que surgiram se especializou na produção de baterias. Havia também planos de se disponibilizarem grandes lojas de artigos para eletricistas, que venderiam suprimentos de energia elétrica. Os últimos desenvolvimentos ocorreram na aparência externa da bateria. As "baterias com células úmidas" foram revestidas (para reduzir o risco de derramamento de ácido) e seladas.        Atualmente, nos Estados Unidos, a "bateria acumuladora de chumbo" é usada comumente numa série de atividades, tais como na indústria automotiva e em equipamentos de construção (em que a eletricidade temporária é essencial).

   Apesar de a simples definição do que são e para que servem as baterias ser o suficiente — dispositivos que traduzem a energia química em eletricidade —, a variedade e o benefício delas não podem ser subestimados. Algumas são pequenas o suficiente para alimentar a placa de circuitos de um computador, enquanto outras são grandes o suficiente para prover de energia um submarino; algumas

são reutilizáveis, outras não. Novos tipos de baterias e avanços significativos no desenvolvimento das existentes difundiram seu uso por toda a sociedade.