據物理學家組(zǔ)織網、英國廣播公司5月1日(rì)報道,IBM研究人員通過在銅表麵上操(cāo)縱單個原子創建了世界上最小的電影。這種首次達到原子尺度的精度之舉,已經吉尼斯世界紀錄認證。
製作該(gāi)電影采用(yòng)的是1986年獲得諾貝爾物理學獎的掃描隧道顯(xiǎn)微鏡(STM)技術,即(jí)一種(zhǒng)利用(yòng)量子理論中的隧(suì)道效應探測(cè)物質表麵(miàn)結構的儀器。作為一種掃描探針顯微術工(gōng)具,STM可以讓(ràng)科學家觀察(chá)和定位單個原子,具有比其同類原子力顯(xiǎn)微鏡更高的分辨率。此外STM在低(dī)溫下可以利用探針尖端精確(què)操縱原(yuán)子,因此其在納米科技領域既是重要的(de)測量工具又是(shì)加工工具。
IBM的科學家一(yī)直支持(chí)開發一些可以探測原子和分(fèn)子係統的技術,最近努力采用稱為原子力顯微(wēi)鏡的(de)相關機器顯示單分子圖(tú)片,甚至分子內原子(zǐ)鍵的詳細圖像。
該電影名為“男孩和他(tā)的原子(zǐ)”,具有242幀,時長90秒,描繪了一個男孩與由單個原子製作的“球”一起跳舞和跳蹦床的情景。其本質上是隨著給定的原子排(pái)列播(bō)放這種隧道電流效應(yīng)畫麵。
該裝置的(de)工作原理是在整個樣品表麵通過(guò)一個帶電的(de)、尖銳的金屬針,當針(zhēn)尖接近,電荷會(huì)在量子物理效應即隧道效(xiào)應下(xià)“越過(guò)界”。使用STM微小的尖端上下左右移動幾十個碳原(yuán)子達到(dào)停格動畫效果(guǒ)。這種方法可以將大約1000幀的電影在一根頭發上並列(liè)鋪滿,這是IBM基於單原子設計下一代數據存儲解決方案的一個(gè)樣板。
位於美國加利(lì)福尼亞州(zhōu)IBM公司的主要研究(jiū)者安德烈亞斯?海因裏希解釋說:“針尖仿佛是我們的眼睛和雙(shuāng)手(shǒu):感覺原子圖像的位置在哪裏,然後靠近原子沿表麵將其拖拽到新的位置(zhì)。原子被移到新位置會靜止不動,因(yīn)為(wéi)其下表麵的銅原子形成了化學鍵,讓我們在一幀膠片上把原子(zǐ)排列成一個完整的(de)圖像。”
世界(jiè)上最小的電影工作室是在高真空和(hé)零下268攝氏度相當寒冷的溫度狀態下運行操控的。研究人員很小(xiǎo)心地在兩幀之間(jiān)將周圍的原子移到新的位(wèi)置(zhì),然後拍攝(shè)一張張圖(tú)片。這(zhè)一視頻網頁花費了IBM研究人(rén)員大約兩周零18小時(shí)的時間完成(chéng),體現了科學家(jiā)在原子水平上控製(zhì)物質的(de)能力增強,未(wèi)來將用它作為創建數據存儲(chǔ)的解決(jué)方案。
2012早些時候,IBM研製出世(shì)界上(shàng)最小的(de)磁性存儲位,僅(jǐn)僅由12個原子組成。在大幅度降低了世(shì)界信息存儲技術所需原子數量的(de)同時,亦叩響了(le)數(shù)據存儲的原子大門。如果商(shāng)業化,這種原子內存有朝一日會把所有過去製作(zuò)的電影存儲到一個指甲般大小(xiǎo)的(de)設備裏。
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