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世界上最小的电影:A Boy and His Atom IAM制作

来源:奇闻网 更新时间:2015-07-26 11:49

我们都爱看电影,世界上最小的电影你可知道是什么电影?
吉尼斯世界纪录证明该电影是世界上最小的定格电影
2013年5月3日消息,IBM科学家日前宣布,他们采用宇宙中最小的元素之一--原子制作出世界上最小的电影。这部获得吉尼斯认证的电影名为《ABoyandHisAtom》,采用数千个精确放置的原子制作了近250帧的定格动画动作。

世界上最小的电影:A Boy and His Atom IAM制作

世界上最小的电影
IBM利用原子制作世界最小电影,《ABoyandHisAtom》刻画了一个名为Atom的角色将一个原子当成朋友,踏上了一段充满乐趣的旅程,包括跳舞、玩接球游戏和跳蹦床。影片配以了活泼的背景音乐,以一种非研究的独特方式,传达科学概念,并展现了科学世界的魅力。
IBM研究院项目负责人安得利斯-海恩瑞希(AndreasHeinrich)说:通过挥手,人们就可以制造原子的运动。而通过捕捉、定位和塑形原子,并在原子量级制作原创电影是一门严谨的科学,同时也是一种全新的方法。IBM研究员并不仅仅是解析科学,而且亲身实践。该影片是分享原子级世界的有趣方式,向普通人展示了科学带来的挑战和乐趣。
关于世界上最小的电影的制作
为了制作电影,科学家们采用了IBM发明的扫描式隧道显微镜(ScanningTunnelingMicroscope,STM)移动原子。IBM研究院研究科学家克里斯托弗-卢茨(ChristopherLutz)说:这个曾经获得诺贝尔奖的工具有史以来第一次使科学家能够以单个原子的形式展现世界。这个设备重达两吨,在零下268摄氏度下工作,并将原子表面放大超过1亿倍。精确控制温度、压力和震动的能力使我们的IBM研究院实验室成为世界上为数不多的能够如此精确地移动原子的地方之一。
科学家们借助扫描式隧道显微镜来移动原子
科学家们借助扫描式隧道显微镜来移动原子
IBM研究员在一台标准计算机上采用远程操作的方式,使用STM控制一个超锋利的针头沿着一个铜表面来感觉原子行进。针头距表面仅有1纳米,即一米的十亿分之一,可以真正地吸引表面的原子和分子,从而精确地将它们放入表面上的指定位置。移动的原子发出独特的声音,这是确定原子到底移动了多少个位置的关键反馈信息。
在制作电影时,科学家们形成了单独排列的原子的静态图像,共计242个单帧。

世界上最小的电影:A Boy and His Atom IAM制作

电影画面:主人公和原子玩
收纳大数据的需求
制作世界上最小的电影对IBM来说并不是全新的创意。几十年来,IBM研究院的科学家一直在纳米级对材料进行研究,努力探索数据存储等的极限。
随着计算机电路向原子量级尺寸缩减,根据摩尔定律发展了几十年之后,芯片设计人员采用传统技术已经接近了物理极限。原子具有良好控制的表面,对于原子磁性和属性的非常规方法的探索使IBM科学家能够识别出全新的计算路径。
借助工程数据存储设备所用的最小物体单个原子,制作该影片的IBM研究员还创建了世界上最小的磁位。他们最先回答了可靠地存储一位(bit,比特)磁信息需要多少个原子的问题:12个。通过对比得知,在现代计算机或电子设备上存储一位数据需要大约100万个原子。如果这种原子级的存储技术实现商用,这种原子存储器有朝一日能够将有史以来所有的影片存储在一个指甲盖大小的设备中。
海恩瑞希(Heinrich)表示:该研究指向全新的方向,即探索超越短期工程性解决方案的前瞻性命题。随着数据的创建和消耗量日益增大,数据存储占有的空间需要进一步缩小,一直缩减到原子级别。我们正利用这些技术提出新的计算架构,以及在制作本部电影时以替代方式存储数据。
电影制作的背后:扫描式隧道显微镜
自从第一台显微镜被发明以来,世界各地的研究人员和科学家不断寻找新的方式,力求进一步加深对于微观世界的了解。1981年,IBM公司的两位研究人员GerdBinnig和HeinrichRohrer发明了扫描式隧道显微镜(STM),开辟了微观科学的新天地。
Binnig和Rohrer前所未有的发明使科学家能够观察由分子和原子组成的世界。STM在1986年获得了诺贝尔物理学奖,并且被广泛认为是打开纳米技术和在多个领域中广泛探索的大门,包括电化学、半导体科学和分子生物学。
STM是由两位希望进一步拓宽科研边界的科学家合作开发的。通过20世纪70年代末在IBM苏黎世实验室共同合作,Binnig和Rohrer凭借在超导性研究领域的背景,都热衷于对原子表面的研究由于表面的独特特征,这是一个极为复杂而且让科学家感到困惑的主题。但是,他们的探索受到了现有工具状态的限制。没有一种技术允许科学家直接探索表面的电子结构和缺陷。
普通的显微镜采用光学镜头,可以观察比光波长还要小的物体。电子显微镜可以观察更小的物体,而清晰度高于光学显微镜,但仍无法清晰地观察单个原子。
于是,Binnig和Rohrer决定设计出自己的仪器能够在纳米级观察并处理原子。为了做到这一点,他们开始试验隧道方法,这是一种量子现象,即原子从固体表面脱离,形成一种笼罩在表面的云;在另一个表面接近时,其原子云叠加到上面,并发生原子交换。
通过调整极短距离内的样本表面上的尖锐金属导线,Binnig和Rohrer发现,导线和表面之间的电流量可以测量出来。电流的变化可提供关于内部结构和表面的高度地形信息。通过这些信息,我们可以建立样本表面的三维原子级地图。

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