IBM tegi aatomite abil maailma kõige väiksema filmi

Guinnessi rekordikomisjoni kontrollitud filmis "A Boy and His Atom" ("Poiss ja tema aatom") on tuhandete täpselt paigutatud aatomite abil loodud ligi 250 animatsioonikaadrit. Filmis on kujutatud tegelane nimega Adam, kes saab sõbraks üksiku aatomiga ja läheb lõbusale teekonnale, mille jooksul ta tantsib, loobib palli ja hüpleb batuudil.

"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 Researchi printsiipide uurija Andreas Heinrich.

"IBMi 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," märkis ta ettevõtte pressiteate vahendusel.

Filmi tegemiseks liigutati aatomeid IBMis 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," märkis ta.

IBMi 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.

Maailma väikseima filmi loomine ei ole IBMi jaoks täiesti uus ala. IBM Researchi 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 IBMi teadlastel avastada täiesti uusi võimalusi arvutustehnika arendamiseks.

Kasutades väikseimat objekti, mis on andmesalvestusseadmete konstrueerimiseks saadaval – üksikaatomeid –, lõi sama IBMi 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 IBMi uurija Andreas Heinrich. "Rakendasime selle filmi tegemisel samu tehnikaid, mida on kasutatud uute arvutiarhitektuuride väljatöötamiseks ja alternatiivseid viise andmete salvestamiseks," lisas ta.

Maailma suurim infotehnoloogiafirma IBM on esindatud 170 riigis, neil on rohkem kui 400 000 töötajat. IBM Eesti asutati 1992. aastal, firma põhilisteks tegevusaladeks siin on riistvara ja tarkvara müümine läbi edasimüüjate võrgu ning infotehnoloogiliste teenuste ja lahenduste pakkumine.