IBM-forskere laver verdens mindste film ved hjælp af atomer (med video)

(Phys.org) – Forskere fra IBM afslørede i dag verdens mindste film, lavet med et af de mindste grundstoffer i universet:atomer. Navnet "En dreng og hans atom, " den Guinness World Records-verificerede film brugte tusindvis af præcist placerede atomer til at skabe næsten 250 billeder af stop-motion action.

"A Boy and His Atom" skildrer en karakter ved navn Atom, som bliver ven med et enkelt atom og tager på en legende rejse, der inkluderer dans, spille catch og hoppe på en trampolin. Indstillet på et legende musiknummer, filmen repræsenterer en unik måde at formidle videnskab uden for forskningsmiljøet.

"Fangst, positionering og formning af atomer for at skabe en original film på atomniveau er en præcis videnskab og helt ny, sagde Andreas Heinrich, Hovedefterforsker, IBM Research. "Hos IBM, forskere læser ikke kun om videnskab, vi gør det. Denne film er en sjov måde at dele verden på atomare skala, mens den åbner op for en dialog med studerende og andre på de nye grænser for matematik og naturvidenskab.

At lave filmen

For at lave filmen, atomerne blev flyttet med et IBM-opfundet scanning tunneling mikroskop. "Dette nobelprisvindende værktøj var den første enhed, der gjorde det muligt for forskere at visualisere verden helt ned til enkelte atomer, " sagde Christopher Lutz, Forsker, IBM Research. "Den vejer to ton, opererer ved en temperatur på minus 268 grader Celsius og forstørrer atomoverfladen over 100 millioner gange. Evnen til at styre temperaturen, tryk og vibrationer på nøjagtige niveauer gør vores IBM Research-laboratorium til et af de få steder i verden, hvor atomer kan flyttes med en sådan præcision."

Fjernbetjent på en standardcomputer, IBM-forskere brugte mikroskopet til at styre en superskarp nål langs en kobberoverflade for at "føle" atomer. Kun 1 nanometer væk fra overfladen, som er en milliardtedel af en meter i afstand, nålen kan fysisk tiltrække atomer og molekyler på overfladen og dermed trække dem til et præcist angivet sted på overfladen. Det bevægelige atom laver en unik lyd, der er kritisk feedback til at bestemme, hvor mange positioner det faktisk flyttes.

Da filmen blev skabt, videnskabsmændene gengav stillbilleder af de individuelt arrangerede atomer, resulterer i 242 enkeltbilleder.

Behovet for at formindske Big Data

At udvikle verdens mindste film er ikke helt ny for IBM. I årtier, forskere ved IBM Research har studeret materialer på nanoskala for at udforske grænserne for datalagring, blandt andet.

Efterhånden som computerkredsløb skrumper mod atomare dimensioner - hvilket de har gjort i årtier i overensstemmelse med Moores lov - løber chipdesignere ind i fysiske begrænsninger ved hjælp af traditionelle teknikker. Udforskningen af ​​ukonventionelle metoder til magnetisme og egenskaberne af atomer på velkontrollerede overflader gør det muligt for IBM-forskere at identificere helt nye computerstier.

Ved at bruge det mindste objekt, der er tilgængeligt til konstruktion af datalagringsenheder - enkelte atomer - skabte det samme hold af IBM-forskere, som lavede denne film, også for nylig verdens mindste magnetiske bit. De var de første til at besvare spørgsmålet om, hvor mange atomer der skal til for pålideligt at lagre en bit magnetisk information:12. Til sammenligning, det tager omkring 1 million atomer at gemme en smule data på en moderne computer eller elektronisk enhed. Hvis det kommercialiseres, denne atomare hukommelse kunne en dag gemme alle de film, der nogensinde er lavet i en enhed på størrelse med en fingernegl.

"Forskning betyder at stille spørgsmål ud over dem, der kræves for at finde gode kortsigtede tekniske løsninger på problemer. Efterhånden som dataoprettelse og -forbrug bliver større, datalagring skal blive mindre, helt ned til atomniveau, " fortsatte Heinrich. "Vi anvender de samme teknikker, der blev brugt til at komme med nye computerarkitekturer og alternative måder at gemme data på til at lave denne film."

I virksomhedens 101-årige historie, IBM har investeret i videnskabelig forskning for at forme fremtidens computing.