(Phys.org) — Wetenschappers van IBM hebben vandaag 's werelds kleinste film onthuld, gemaakt met een van de kleinste elementen in het universum:atomen. Genoemd "Een jongen en zijn atoom, " de Guinness World Records-geverifieerde film gebruikte duizenden nauwkeurig geplaatste atomen om bijna 250 frames van stop-motion actie te creëren.

"A Boy and His Atom" toont een personage genaamd Atom die bevriend raakt met een enkel atoom en op een speelse reis gaat met dansen, spelen vangen en stuiteren op een trampoline. Op een speels muzikaal nummer, de film vertegenwoordigt een unieke manier om wetenschap buiten de onderzoeksgemeenschap over te brengen.

"Vastleggen, het positioneren en vormen van atomen om een ​​originele film op atomair niveau te creëren is een nauwkeurige wetenschap en geheel nieuw, " zei Andreas Heinrich, hoofdonderzoeker, IBM-onderzoek. "Bij IBM, onderzoekers lezen niet alleen over wetenschap, we doen het. Deze film is een leuke manier om de wereld op atomaire schaal te delen en tegelijkertijd een dialoog aan te gaan met studenten en anderen op de nieuwe grenzen van wiskunde en wetenschap.

De film maken

Om de film te maken, de atomen werden verplaatst met een door IBM uitgevonden scanning tunneling microscoop. "Deze Nobelprijswinnende tool was het eerste apparaat waarmee wetenschappers de wereld konden visualiseren tot op enkele atomen, " zei Christopher Lutz, Onderzoekwetenschapper, IBM-onderzoek. "Hij weegt twee ton, werkt bij een temperatuur van min 268 graden Celsius en vergroot het atomaire oppervlak meer dan 100 miljoen keer. De mogelijkheid om de temperatuur te regelen, druk en trillingen op exacte niveaus maakt ons IBM Research-lab een van de weinige plaatsen ter wereld waar atomen met zo'n precisie kunnen worden verplaatst."

Op afstand bediend op een standaard computer, IBM-onderzoekers gebruikten de microscoop om een ​​superscherpe naald langs een koperen oppervlak te sturen om atomen te "voelen". Slechts 1 nanometer verwijderd van het oppervlak, dat is een miljardste van een meter in afstand, de naald kan fysiek atomen en moleculen op het oppervlak aantrekken en ze zo naar een nauwkeurig gespecificeerde locatie op het oppervlak trekken. Het bewegende atoom maakt een uniek geluid dat kritische feedback is om te bepalen hoeveel posities het daadwerkelijk is verplaatst.

Terwijl de film werd gemaakt, de wetenschappers maakten stilstaande beelden van de individueel gerangschikte atomen, resulterend in 242 enkele frames.

De noodzaak om big data te verkleinen

Het ontwikkelen van 's werelds kleinste film is niet helemaal nieuw voor IBM. Al decenia, wetenschappers van IBM Research hebben materialen op nanoschaal bestudeerd om de grenzen van gegevensopslag te verkennen, onder andere.

Terwijl computercircuits krimpen in de richting van atomaire dimensies - die ze al tientallen jaren hebben in overeenstemming met de wet van Moore - lopen chipontwerpers met behulp van traditionele technieken tegen fysieke beperkingen aan. De verkenning van onconventionele methoden van magnetisme en de eigenschappen van atomen op goed gecontroleerde oppervlakken stelt IBM-wetenschappers in staat om geheel nieuwe computerpaden te identificeren.

Met behulp van het kleinste object dat beschikbaar is voor technische gegevensopslagapparaten - enkele atomen - heeft hetzelfde team van IBM-onderzoekers die deze film hebben gemaakt onlangs ook 's werelds kleinste magnetische bit gemaakt. Zij waren de eersten die de vraag beantwoordden hoeveel atomen er nodig zijn om één bit magnetische informatie betrouwbaar op te slaan:12. Ter vergelijking:er zijn ongeveer 1 miljoen atomen nodig om een ​​beetje gegevens op te slaan op een moderne computer of elektronisch apparaat. Indien gecommercialiseerd, dit atoomgeheugen zou op een dag alle films kunnen opslaan die ooit zijn gemaakt in een apparaat ter grootte van een vingernagel.

"Onderzoek betekent vragen stellen die verder gaan dan wat nodig is om goede technische oplossingen op korte termijn voor problemen te vinden. Naarmate het creëren en verbruiken van gegevens steeds groter wordt, gegevensopslag moet kleiner worden, helemaal tot op atomair niveau, " vervolgde Heinrich. "Voor het maken van deze film passen we dezelfde technieken toe die werden gebruikt om nieuwe computerarchitecturen en alternatieve manieren om gegevens op te slaan te bedenken."

In de 101-jarige geschiedenis van het bedrijf, IBM heeft geïnvesteerd in wetenschappelijk onderzoek om de toekomst van computers vorm te geven.