Атоми стали акторами самого крихітного у світі кіно
Вчені з IBM Research стали власниками нового рекорду, який потрапив до Книги світових рекордів Гіннеса. Цим світовим рекордом став "самий крихітний фільм", акторами якого виступали атоми речовини, які рухаються на мідній поверхні. Цей фільм, який називається "A Boy and His Atom" є прекрасною історією хлопчика, який, граючи зі своїм атомом, виконує ряд нехитрих дій.
Для того, щоб зробити цей фільм, що складається всього з 242 кадрів, провідний дослідник Андреас Хайнріх (Andreas Heinrich) і його команда використовували скануючий тунельний мікроскоп, вагою більше двох тонн. Для того, щоб збільшити зображення атомів більш ніж в 100 мільйонів разів, об'єкт зйомки, тобто мідна пластина з атомами, була охолоджена до температури -267,78 градусів за шкалою Цельсія.
Скануючий тунельний мікроскоп кардинально відрізняється від звичайного оптичного мікроскопа. Мініатюрний маніпулятор переміщає голку, заточену до атомарної товщини, над мідною пластиною, на поверхні якої знаходяться атоми-актори. І так, лінію за лінією, як в електронно-променевих трубках старих телевізорів, скануючий мікроскоп створює зображення. Коли на шляху руху голки-зонда потрапляє атом, це призводить до виникнення сил, що впливають на голку, що реєструється спеціальним високочутливим датчиком.
Для того, щоб змусити атом переміститися по поверхні мідної пластини дослідники використовували все тугіше голку скануючого мікроскопа. Тільки в цьому разі на нього подавався відповідний електричний потенціал, який притягував атом до голки і змушував його переміщатися на нове місце.
Кожна з точок фільму "A Boy and His Atom" фактично складається з двох атомів, атоми кисню і вуглецю, які формують молекулу чадного газу. Брижі, яку можна побачити навколо молекул, є результатом взаємодії голки мікроскопа з вільними електронами, які вилітають за межі надзвичайно гладкою мідної поверхні. "Якщо ви порушуєте цілісність газоподібного хмари вільних електронів біля мідної поверхні, то ви бачите електронну брижі. Особливо сильно це проявляється при русі сторонніх атомів по поверхні" - розповідає Андреас Хайнріх, - "Ці вільні електрони як молекули в газі, але вони не відлітають далеко від поверхні".
Для того, щоб зробити нехитру відео-історію з участь хлопчика треба було четверо вчених і 180 людино-днів часу. Всього за допомогою скануючого тунельного мікроскопа було зроблено понад 10 тисяч переміщень атомів по поверхні мідної пластини. Фігура хлопчика в залежності від його пози складалася з 120-130 окремих атомів.
Слід зауважити, що даний фільм був знятий вченими IBM Research не зовсім заради розваг. Це було зроблено в рамках програми з відпрацювання майбутніх технологій зберігання інформації, в рамках якої ця ж команда дослідників у минулому році створила біт магнітної пам'яті, що складається всього з 12 атомів.