סרט הקולנוע הקטן בעולם

מדענים ביבמ מציגים את “הילד והאטום שלו” באנימציה של אטומים בודדים מתחת למיקרוסקופ

מדענים ביבמ מציגים את סרט הקולנוע הקטן ביותר בעולם, שנוצר בעזרת אחד הגופים הזעירים ביותר: אטומים. הסרט “הילד והאטום שלו”, נכנס מיד עם הצגתו, לספר השיאים של גינס. לצורך יצירת סרט האנימציה, צילמו המדענים 250 תמונות (frames) של כמה אלפי אטומים, שהונחו והוזזו במדויק על מנת ליצור סדרת פריימים בטכנולוגיית stop-motion, המקבילה לזו שבה מוסרטים סרטי אנימציה של בובות פלסטלינה.

“הילד והאטום שלו” מציג דמות ילד בשם “אטום”, היוצר קשרי חברות עם אטום בודד, על מנת לצאת למסע משחקים הכולל ריקודים, הקפצת כדור, וקפיצות טרמפולינה. המוסיקה העליזה המלווה את הסרט משלימה גישה ייחודית להצגת אפשרויות הפיתוח המדעי גם לאנשים שאינם נמנים עם קהילת המחקר.

הלכידה של אטומים בודדים בזה אחר זה, מיקום ועיצוב מבנים משולבים שלהם על מנת ליצור סרט אנימציה מקורי ברמה האטומית נועדה לקדם דו-שיח עם תלמידי מדעים – ומאפשרת להציץ אל היכולות המפותחות במעבדות המחקר של יבמ בתחום המדע הבסיסי, העשויות להשפיע על עולם הטכנולוגיה בשנים ובעשורים הבאים.

על מנת ליצור את הסרט, הניעו החוקרים אטומים וסידרו אותם במבנים המבוקשים באמצעות מיקרוסקופ מינהרה סורק – טכנולוגיה שנולדה ביבמ וזיכתה את מפתחיה בפרס נובל. מיקרוסקופ המינהרה הסורק היה המכשיר הראשון שאיפשר למדענים להציג תמונה ויזואלית של העולם עד לרמת האטום הבודד. הוא שוקל כשתי טונות, פועל במהירות של 268 מעלות צלזיוס מתחת לאפס, ומגדיל את תמונת משטח פני האטום פי מאה מיליון. האפשרות לשלוט בטמפרטורה, בלחץ ובתנודות ברמות מדויקות ביותר, הופכת את מעבדות המחקר של יבמ לאחד המקומות הבודדים בעולם המסוגלים להניע אטומים בדיוק שיא כזה.

המדענים מפעילים מרחוק את המיקרוסקופ הסורק באמצעות מחשב רגיל ושולטים במחט דקה במיוחד המסוגלת “לחוש” אטומים מעל משטח נחושת. המחט נעה במרחק של ננומטר בודד מפני השטח – אחד חלקי מיליארד של מטר – ומסוגלת לשלוף אטומים ולמקמם בנקודה הנדרשת על מנת ליצור את התמונה. כל אטום הנע ממקומו יוצר קול ייחודי, המספק משוב חיוני על מנת לקבוע כמה אטומים אכן זזו.
במהלך יצירת הסרט, בנו המדענים תמונות סטילס מאטומים מאורגנים במבנה המבוקש – ובסך הכול 242 תמונות כאלה, המרכיבות את הסרט.

לאורך עשרות השנים האחרונות, מתמקדים המדענים ביבמ במחקר חומרים ברמת הננו. באמצעות המחקר הזה, נבנים בין השאר הגבולות התיאורטיים והמעשיים של דחיסת אחסון. ככל שמעגלי מחשבים מתכווצים לכיוון מימדים אטומיים – בתהליך שהוגדר לפני עשרות שנים על ידי חוק מור – נתקלים מתכנני השבבים האלה במגבלות הפיזיקה בעת השימוש בטכנולוגיות מסורתיות. מחקר שיטות בלתי קונבנציונאליות למיגנוט חומרים ותכונות האטומים על גבי משטח הנמצא תחת בקרה הדוקה, מאפשרים למדענים לזהות כיוונים חדשים לחלוטין בתחום המחשוב.

באמצעות אותה טכנולוגיה לתמרון של אטומים בודדים, הצליחו לאחרונה אותם חוקרים ביבמ גם לבנות את הסיבית המגנטית הקטנה בעולם, ולספק תשובה לשאלה מה המספר המינימאלי של אטומים הנדרשים על מנת לאחסן סיבית מידע בודדת: 12. זאת, לעומת כמיליון אטומים הנדרשים לצורך זה במחשבים ובמכשירים אלקטרוניים הנמצאים כיום בשימוש. אם יצליח תהליך המסחור של הטכנולוגיה הזאת, אפשר יהיה בעתיד לאחסן את כל סרטי הקולנוע שנוצרו מאז ומעולם על גבי מכשיר בגדול ציפורן אנושית בודדת.