I ricercatori IBM hanno presentato il più piccolo film del mondo, realizzato con uno dei più minuscoli elementi dell’universo: l’atomo. Il film intitolato “A Boy and His Atom” ha utilizzato migliaia di atomi collocati con precisione per creare circa 250 fotogrammi di ripresa a passo uno (stop motion).
“A Boy and His Atom” raffigura un personaggio di nome Atomo che fa amicizia con un singolo atomo e inizia un piccolo percorso che lo vede ballare, giocare a palla e saltare su un trampolino. Il film rappresenta un modo del tutto particolare per comunicare la scienza al di fuori della comunità di ricerca.
“Catturare, posizionare e modellare gli atomi per creare un film originale a livello atomico è una scienza precisa e un’assoluta novità”, spiega Andreas Heinrich, Principal Investigator, IBM Research. "In IBM, i ricercatori non si limitano a leggere di scienza, ma la creano. Questo film è un modo divertente per condividere il mondo su scala atomica, aprendo un dialogo con studenti e altri interlocutori sulle nuove frontiere della scienza e della matematica.
La realizzazione del film
Per realizzare il film, gli atomi sono stati spostati con il microscopio a scansione a effetto tunnel inventato da IBM. “Questo strumento, che ha fatto vincere il Nobel a IBM , è stato il primo dispositivo che ha consentito ai ricercatori di visualizzare il mondo fino ai singoli atomi”, spiega Christopher Lutz, Research Scientist, IBM Research. “Pesa due tonnellate, funziona a una temperatura di meno 268 gradi Celsius e ingrandisce la superficie dell’atomo di oltre 100 milioni di volte. La capacità di controllare la temperatura, la pressione e le vibrazioni a livelli esatti fa del nostro laboratorio IBM Research uno dei pochi posti al mondo in cui è possibile spostare gli atomi con tale precisione”.
I ricercatori IBM hanno utilizzato il microscopio, controllandolo remotamente da un computer tradizionale, per muovere un ago super-appuntito lungo una superficie di rame e “sentire” gli atomi. A solo un nanometro dalla superficie, che equivale a una distanza di un miliardesimo di metro, l’ago può attirare fisicamente gli atomi e le molecole verso la superficie e quindi posizionarli in un punto specifico. Il “trascinamento” di un atomo genera un suono caratteristico che fornisce un feedback essenziale per determinare l’entità dello spostamento.
Durante la creazione del film, gli scienziati hanno reso immagini fisse degli atomi posizionati individualmente, producendo 242 fotogrammi singoli.
Le prospettive per lo Storage
Sviluppare il film più piccolo del mondo non è del tutto una novità per IBM. Da decenni i ricercatori IBM studiano materiali in nanoscala per esplorare, tra le altre cose, i limiti dello storage.
Mentre i circuiti dei computer si restringono sempre più verso dimensioni atomiche – come è accaduto per decenni, in base alla legge di Moore – i progettisti dei chip stanno incontrando limitazioni fisiche con l’uso delle tecnologie tradizionali. L’esplorazione di metodi del magnetismo non convenzionali e delle proprietà degli atomi su superfici ben controllate consente ai ricercatori IBM di ipotizzare evoluzioni completamente innovative per i sistemi di calcolo.
Utilizzando i più piccoli oggetti disponibili per costruire dispositivi storage – i singoli atomi – lo stesso team di ricercatori IBM che ha realizzato questo film ha creato di recente anche il più piccolo bit magnetico del mondo. Sono stati infatti primi a rispondere alla domanda “quanti atomi servono per archiviare in modo affidabile un bit di informazioni magnetiche": 12. In confronto, serve circa 1 milione di atomi per archiviare un bit di dati su un moderno computer o dispositivo elettronico. Se introdotta in versione commerciale, questa memoria atomica potrebbe un giorno archiviare tutti i film mai realizzati in un dispositivo grande quanto un’unghia.
“Fare ricerca significa porsi domande che vadano oltre quelle necessarie per trovare valide soluzioni a breve termine ai problemi. Ora che la creazione e il consumo di dati continuano a crescere, è necessario che lo storage diventi più piccolo, fino ad arrivare a livello atomico”, continua Heinrich. “Per la realizzazione di questo film abbiamo applicato le stesse tecniche utilizzate per ideare nuove architetture di calcolo e modi alternativi di archiviazione dei dati”.
