Τα άτομα γίνονται… ηθοποιοί από την IBM

Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης φαινομένου σήραγγας που χρησιμοποιείται για τη μετακίνηση και φωτογράφιση των ατόμων

Η ικανότητα της μετακίνησης μεμονωμένων ατόμων, είναι ζήτημα ζωτικής σημασίας για την έρευνα της IBM στον τομέα της μνήμης σε ατομική κλίμακα. Το 2012, οι επιστήμονες της ΙΒΜ ανακοίνωσαν τη δημιουργία του μικρότερου bit μαγνητικής μνήμης στον κόσμο, που είναι κατασκευασμένο από μόλις 12 άτομα. Η ανακάλυψη θα μπορούσε να αλλάξει ριζικά το χώρο των υπολογιστών, παρέχοντας στο κόσμο συσκευές με πρόσβαση σε πρωτοφανή επίπεδα αποθήκευσης δεδομένων.

Όπως είναι γνωστό, το άτομο είναι η μικρότερη υποδιαίρεση ενός χημικού στοιχείου. Για να δείτε ένα άτομο, θα πρέπει να το μεγεθύνετε κατά 100 εκ. φορές. Υπάρχουν περισσότερα άτομα σε έναν κόκκο άμμου, απ’ όσους κόκκους μπορείτε να μετρήσετε σε μια παραλία.

Σήμερα, απαιτούνται περίπου ένα εκατομμύριο άτομα για να αποθηκεύσετε ένα bit δεδομένων σε έναν υπολογιστή ή κάποια άλλη ηλεκτρονική συσκευή. Το bit είναι η βασική μονάδα πληροφορίας και μπορεί να έχει μόνο μία από τις δύο τιμές, μία ή μηδέν. Οκτώ bits αποτελούν ένα byte. Πρόσφατα, η IBM Research ανακοίνωσε ότι μπορεί να αποθηκεύσει τώρα ένα bit σε μόλις 12 άτομα άνθρακα.

Πρόκειται για δραματική ανακάλυψη, καθώς έχουμε να κάνουμε με ένα τεράστιο άλμα (από το 1.000.000 στα 12 άτομα) που όχι μόνο έχει τη δυνατότητα να κάνει τους υπολογιστές και τις συσκευές μας, μικρότερα και πιο ισχυρά, αλλά και αλλάξει ριζικά τον τρόπο λειτουργίας ολόκληρων βιομηχανιών.

Ωστόσο, ακόμα και οι επιστήμονες που ασχολούνται με την νανο-φυσική έχουν δικαίωμα στη διασκέδαση. Σε αυτό το πνεύμα, οι επιστήμονες μετακίνησαν άτομα με τη βοήθεια ενός ειδικού μικροσκοπίου  για να κάνουν … μια ταινία, η οποία μάλιστα κατέκτησε και βραβείο Guinness ως η μικρότερη «Stop-Motion» ταινία του κόσμου.

Πηγή της καλλιτεχνικής έμπνευσης των ερευνητών της IBM αποτέλεσαν το λογότυπο της γνωστής σειράς ταινιών Star Trek, οι εικόνες της εφαρμογής για κινητά «Star Trek Into Darkness» κ.ά.

Οι επιστήμονες, για τη δημιουργία της ταινίας τους, χρησιμοποίησαν χαλκό, γιατί ο συνδυασμός του με το μονοξείδιο του άνθρακα δίνει τα πιο σταθερά άτομα.

Το ειδικό μικροσκόπιο που χρησιμοποίησαν για τα «γυρίσματα» (scanning tunneling microscope – STM ή μικροσκόπιο σάρωσης φαινομένου σήραγγας) μπορούμε να το θεωρήσουμε σαν μια βελόνα που σέρνει άτομα σε μια μαγνητισμένη επιφάνεια. Αλλά πίσω από αυτή την βελόνα βρίσκεται ένα ολόκληρο δωμάτιο γεμάτο με ειδικό εξοπλισμό, για να ελέγχει με θεαματικό τρόπο την κατάσταση. Για την ανάπτυξη του STM οι ερευνητές της IBM Gerd Binnig και Heinrich Rohrer κέρδισαν το βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 1986.

Σημειώνουμε πως όταν οι επιστήμονες μετακινούν τα άτομα στο εργαστήριό τους, στο κέντρο έρευνας της IBM, ακούγεται ένας θόρυβος (σαν γδάρσιμο). Αυτός είναι ο ήχος του ηλεκτρικού ρεύματος που παράγεται στο ειδικό μικροσκόπιο, όταν το μόριο μονοξειδίου του άνθρακα ακολουθεί το άκρο, κατά μήκος της επιφάνειας του χαλκού. Το ρεύμα περνά στα ηχεία, ώστε να μπορεί κανείς να το ακούσει. Με τον τρόπο αυτό, μπορούν οι επιστήμονες να ακούσουν τη μεταβολή της τρέχουσας και να πουν πότε τα άτομα που κινούνται βρίσκονται σε διαφορετικές θέσεις.