Det er mange rare ting innenfor dagens digitale teknologi vi ikke tenker over, men ofte tar for gitt. Små deler av hverdagen som vi er 100 prosent avhengig av, men ikke egentlig har kunnskap om. Ta for eksempel smarttelefonen. Vi vet alle hvordan den brukes, men ikke alle vet nødvendigvis hvordan den fungerer. Skjermen benyttes til å se på serier, lese nyhetsartikler, følge med på klokka og finne raskeste reisevei. Til alt dette, så trengs det noen søte små medhjelpere: og det er krystaller.
Krystaller og barnehagebarn
Men hva er egentlig en krystall? For å forklare dette, trenger jeg hjelp av noen litt kaotiske (men veldig søte) medlemmer av samfunnet: Barnehagebarn! Se for deg masse barnehagebarn ute og leke i klatrestativene. Når de skal ut på tur med de voksne, så steller de seg opp to og to. De holder i et tau, og det er plutselig orden. Hvis du ser på barna som atomer, ser man at de har organisert seg. Det er nemlig det en krystall er, organiserte atomer i fast fase med en repeterende enhet. Som illustreres av rekken med barn som strekker seg i tre retninger.
Kvarts, også kalt silisium dioksid, er en type krystall. Kvarts er for det første veldig normal, og for det andre, har utrolig viktige egenskaper brukt i hverdagslig teknologi. Den har nemlig en kul egenskap, som vises hvis man påfører krystallen trykk. For å forklare fenomenet, kan vi fortsette å se på rekken barnehagebarn. De er på tur til en park sammen med de voksne når en syklist sykler fort forbi. Syklisten skubber borti noen barn, og de begynner å skrike og gråte. Nå, etter at syklisten har påført barna eksternt trykk, er det en spenning i barnerekken. Det er akkurat slik det er i kvarts når det påføres trykk på krystallen; det skapes en elektrisk spenning. Fenomenet kalles piezoelektrisitet.
Så, når de voksne tar med barn tilbake fra ekskursjon benytter de telefonen til å finne rute og kjøpe billett, før de så kommer seg frem. Alt dette er mulig på grunn av forsterkningen som disse små kvartskrystallene gir til de elektriske systemene inne i telefonen, grunnet deres piezoelektrisitet1.
Krystaller trenger støt
I noen tilfeller trenger ikke en krystall å være et fast stoff for å beholde egenskapene sine. Et eksempel er touchskjermene vi har på smarttelefoner. Registreringen av dine fingre gjøres av en flytende krystall, Liquid Crystal, som kjenner det elektriske feltet du har i fingertuppene dine. Skjermen får støt av ditt elektriske felt (som Markus og Martinus sa: Du e elektrisk). Støtet du gir skjermen gjør at de flytende krystallene flytter seg. Noe som endrer den elektriske spenningen i området du tok på skjermen. Derfra blir signalet tatt opp. Uten disse egenskapene i smarttelefonen din hadde du ikke hatt muligheten til å finne rute på vei hjem, kjøpe billett, høre på musikk eller lest nyheter på telefonen. I stedet måtte du hoppet tilbake til en Walkman, kjøpe billett på Narvesen og brukt ti minutter på å lete etter riktig kollektivtilbud på et kart. For å ikke snakke om at du faktisk hadde måttet kjøpe en avis i en butikk før du så gikk på kollektivtransporten.
Tenk over hvor mye som du kan gjøre med enkelhet, takket være disse søte små krystallene.
Kilder:
Z. Chen and Y. Zhu; Study of oscillation characteristics for quartz crystal oscillators based on equivalent multi-physics model Advanced Control for Applications 2024 Vol. 6 Issue 4.
H. Nam, K.-H. Seol, J. Lee, H. Cho and S. Jung Review of Capacitive Touchscreen Technologies: Overview, Research Trends, and Machine Learning Approaches Sensors 2021 Vol. 21.
