Avaleht Toode IBM tegi aatomite abil maailma kõige väiksema filmi
IBM tegi aatomite abil maailma kõige väiksema filmi

IBM tegi aatomite abil maailma kõige väiksema filmi

IBM-i teadlased esitlesid maailma kõige väiksemat filmi, mis on tehtud universumi kõige väiksematest algosakestest – aatomitest. Guinnessi rekordikomisjoni kontrollitud filmis „A Boy and His Atom“ („Poiss ja tema aatom“) on tuhandete täpselt paigutatud aatomite abil loodud ligi 250 animatsioonikaadrit.

Filmi ja hulga sellest üle jäänud filmimaterjali nägemiseks klõpsake http://www.research.ibm.com/articles/madewithatoms.shtml?lnk=ushpls1.

„A Boy and His Atom“ kujutab tegelast nimega Adam, kes saab sõbraks üksiku aatomiga ja läheb lõbusale teekonnale, mille jooksul ta tantsib, loobib palli ja hüpleb batuudil. Lustaka saatemuusikaga film esindab ainulaadset võimalust viia loodus- ja täppisteadused teadusringkondadest rahva sekka.

„Aatomite liigutamine on üks asi: sa võid seda teha ainsa käeviipega. Aatomite püüdmine, paigutamine ja vormimine algupärase liikuva pildi loomiseks aatomitasandil on täpne teadus ja täiesti uus asi,“ ütles IBM Research´i printsiipide uurija Andreas Heinrich. „IBM-i teadustöötajad mitte ainult ei loe teadusest, vaid teevad seda. See film on tore võimalus jagada teistega aatomimõõtkavas maailma ja näidata tavalistele inimestele teadlaste ees seisvaid väljakutseid ja rõõmu, mida teadus suudab pakkuda.“

Filmi tegemine

Filmi tegemiseks liigutati aatomeid IBM-is leiutatud skaneeriva tunneldamismikroskoobiga. „See Nobeli preemiaga pärjatud tööriist oli esimene seade, mis võimaldas teadlastel maailma visualiseerida otsast lõpuni, kuni üksikaatomiteni,” ütles IBM Researchi teadur Christopher Lutz. „See elektronmikroskoop kaalub kaks tonni, töötab temperatuuril −268 °C ja suurendab aatomeid sisaldavat pinda üle saja miljoni korra. Tänu võimalusele hoida temperatuuri, rõhku ja vibratsiooni täpselt kontrolli all on meie IBM Researchi labor maailmas üks vähestest kohtadest, kus aatomeid saab sellise täpsusega liigutada.“

IBM-i teadlased kasutasid tavalise arvuti abil kaugjuhitavat mikroskoopi üliterava nõela liigutamiseks piki vasepinda, et „tunda“ aatomeid. Kõigest ühe nanomeetri ehk ühe miljardiku meetri kaugusel pinnast saab nõel pinna aatomeid ja molekule füüsiliselt külge tõmmata ja seega tõmmata neid täpselt kindlaks määratud asukohta sellel pinnal. Liikuv aatom teeb ainulaadset häält, mis on otsustava tähtsusega tagasiside selle tuvastamisel, mitme positsiooni võrra ta on tegelikult liikunud.

Filmi loomisel tõlgitsesid teadlased ükshaaval korraldatud aatomite liikumatuid kujutisi ja said tulemuseks 242 üksikkaadrit.

Vajadus suurt andmemahtu kahandada

Maailma väikseima filmi loomine ei ole IBM-i jaoks täiesti uus ala. IBM Research´i teadlased on aastakümneid uurinud materjale nanomõõtkavas, et välja selgitada muuhulgas andmesalvestuse võimaluste piirid.

Kuna arvutilülitused muutuvad järjest miniatuursemaks, lähenedes aatomi mõõtmetele – mille nad saavutavad Moore’i seaduse järgi mõnekümne aasta pärast –, põrkavad kiibikonstruktorid tavapäraseid tehnikaid kasutades kokku füüsiliste piirangutega. Ebatavaliste magnetismimeetodite ja hästi korraldatud pindade aatomite omaduste uurimine võimaldab IBM-i teadlastel avastada täiesti uusi võimalusi arvutustehnika arendamiseks.

Kasutades väikseimat objekti, mis on andmesalvestusseadmete konstrueerimiseks saadaval – üksikaatomeid –, lõi sama IBM-i uurimisrühm, kes tegi selle filmi, hiljuti ka maailma väikseima magnetbiti. Nad vastasid esimesena küsimusele, mitut aatomit on vaja ühe biti magnetilise informatsiooni töökindlaks salvestamiseks: kaksteist. Võrdluseks: tänapäeva arvutil või muul elektroonikaseadmel kulub ühe biti andmete salvestamiseks laias laastus miljon aatomit. Kommertsialiseerituna suudaks see aatommälu kunagi mahutada kõik maailma filmid sõrmeküüne suurusele andmekandjale.

„Teadus tähendab ka selliste küsimuste esitamist, mis ulatuvad kaugemale nendest, millele tuleb vastata, et leida probleemidele kiiresti häid tehnilisi lahendusi. Kuna andmete loomise ja tarbimise maht pidevalt kasvab, peavad andmesalvestusseadmed muutuma väiksemaks – aatomitasandini välja,“ jätkas Heinrich. „Me rakendasime selle filmi tegemisel samu tehnikaid, mida on kasutatud uute arvutiarhitektuuride väljatöötamiseks ja alternatiivseid viise andmete salvestamiseks.“

IBM-i juhtpositsioon nanotehnoloogias

Oma 101-aastase ajaloo jooksul on IBM investeerinud teadusuuringutesse, et kujundada arvutustehnika tulevikku. Tänane teade on näide IBM-i tippteadlaste saavutustest ning ettevõtte pidevast investeerimistegevusest ja keskendumisest sondeerivatele uuringutele.