Az IBM Research tudósainak filmje egy kisfiú és egy atom találkozását és rövid barátságát meséli el, az atomi dimenziókban kifejezetten mozgalmasan tálalt stop-motion megoldással. A Fiú és az atom című másfél perces film főhőse labdázik, táncol és trambulinon ugrál újkeletű barátjával, egy atommal. A figurákat alkotó atomokat színről-színre, egyenként helyezték a rajzolat megfelelő pontjaira egy pásztázó alagútmikroszkóp segítségével. A filmhez használt speciális eszközt két tudós az IBM-nél fejlesztette ki, találmányukért akkor fizikai Nobel-díjat kaptak.

„Ez az eszköz volt a legelső készülék, amellyel a tudósok az atomokig hatolva tudtak képet alkotni a világról” – mondta Christopher Lutz, az IBM Research kutatója. „A műszer összesen két tonnát nyom, -268 ºC-os hőmérsékleten működik, és több mint százmilliószorosára nagyít fel egy atomot. Az IBM Research laboratóriuma azon kevés helyek egyike a világon, ahol az atomok nagy precizitással mozgathatók: itt nagyon pontosan szabályozható a hőmérséklet, a nyomás és a vibráció.” 

Csapó egy: minden atom a helyére!
A film készítése során az IBM kutatói egy egyszerű számítógép segítségével, távvezérléssel irányították a speciális mikroszkópot, mely egy atomokra „érzékeny” szuperhegyes tűvel volt felszerelve. A tű egy rézlapon végigpásztázva 1 nanométernyi (ez a méter egymilliárdod része) távolságból magához vonzotta a felületen kiszemelt atomot vagy molekulát, majd a karakter megrajzolásához a megfelelő helyre húzta. Az atom elmozdítása sajátos hanghatással jár, a kutatók számára ez fontos visszajelzés volt, hogy megállapítsák, pontosan milyen messzire került az alkotóelem az eredeti helyétől. Az egyenként elhelyezett atomokról állóképeket fényképeztek, majd stop-motion technikával elkészítették a csaknem 250 képkockából álló filmet. A filmben így összesen néhány ezer atom szerepel. 

„Atomokat mozgatni nem nagy dolog, elég, ha a kezünkkel legyintünk. Egyenként megragadni, manipulálni és úgy irányítani őket, hogy aztán mindebből valódi film legyen, ez már igen precíz és forradalmian új tudomány” – mondta Andreas Heinrich, az IBM Research vezető kutatója. – „Az IBM kutatói nem csak olvasnak a tudományról, hanem művelik is. Láthatóvá akartuk tenni az atomok fantasztikus világát, megmutatni az embereknek, milyen kihívásokkal szembesül és mi mindenre képes a tudomány. A film ennek az egyik legszórakoztatóbb módja.”

Kis helyen is elfér
A technológiai környezet, melyben a világ legkisebb filmje elkészülhetett, természetsen egyáltalán nem volt új az IBM tudósai számára. Az IBM Research kutatói évtizedek óta tanulmányozzák az anyag természetét a nanovilág dimenzióiban, többek között azért, hogy feltérképezzék az adattárolás lehetőségeinek határait. A számítógépekben használt áramkörök, Moore-törvényét követve, egyre inkább az atomi méretek irányába zsugorodnak, így a chipek hagyományos technológiát használó fejlesztői gyakran fizikai korlátokba ütköznek. A mágnesesség lehetőségeinek kreatív megközelítésével és az ellenőrzött felületeken manipulált atomok tulajdonságainak feltárásával a számítástechnika új útjait járhatják be az IBM tudósai.

A filmet jegyző kutatócsapat az adattároló eszközökben felhasználható legkisebb egységek, az atomok segítségével nemrég létrehozta a világ legkisebb mágneses bitjét.  Ők számították ki először, hogy egy bit mágneses információ megbízható tárolásához 12 atom szükséges. Összehasonlításképpen: egy modern számítógépben vagy elektronikus eszközben nagyjából 1 millió atomra van szükség egy egységnyi adat tárolásához. Az atomi memóriával azonban egy napon talán arra is képesek leszünk, hogy egy köröm nagyságú apró eszközön a világ összes filmjét rögzítsük.

„Kutatni annyit jelent, hogy olyan kérdéseket teszünk fel, melyek megválaszolása túlmutat a rövid távú mérnöki megoldásokon. Ahogy az adatok keletkezése és felhasználása egyre gyorsul, a tárolók szükségszerűen egyre kisebbek lesznek, majd egy napon elérik az atomi szintet is” – fogalmaz Heinrich.  „Az új számítási architektúrák fejlesztéséhez és az adattárolás alternatív módjainak a feltárásához ugyanazokat a technológiákat használjuk, melyeket a film elkészítésénél is alkalmaztunk.”

Az IBM Research kutatóinak munkáját a Guiness rekordok könyvébe a világ legkisebb stop-motion filmjeként vezették fel.

A film:


Hogyan készült: