Bir Çocuk ve Atomu (A Boy and His Atom): Dünyanın En Küçük Filminin Başrol Oyuncuları İnsanlar Değil; Atomlar!

Dünyanın en büyük teknoloji devlerinden biri IBM tarafından 2013 senesinde şimdiye kadar çekilmiş en küçük ölçekli film, "stop-motion" adı verilen teknikle çekildi. "A Boy and His Atom" (Tr: "Bir Çocuk ve Atomu) adlı bu film, bir çocuğun bir atomla arkadaşlığını ve beraberce eğlenmesini konu edinmektedir. Guinness Rekorlar Kitabı'na da "Dünyanın en küçük stop-motion filmi" olarak ismini yazdıran filmi bu kadar etkileyici kılan şey, filmin sadece ve tamamen atomlardan oluşmasıdır. Aşağıdan, filmi izleyebilirsiniz:

Atom, mikroskobik bir maddedir ve çok küçük olduğu için çıplak gözle veya normal bir ışık mikroskobuyla bile görülemez. IBM'deki bilim insanları, bu filmi oluşturabilmek için iki adet taramalı tünelleme mikroskobu (İng: "scanning-tunneling microscope" veya kısaca "STM") kullandılar. IBM'in 30 yıldan daha uzun bir süre önce bizzat icat ettiği ve yaratıcılarına 1986 yılında Nobel Ödülü kazandıran bu mikroskoplar, yaklaşık iki ton ağırlığındadır ve atomları, gözle görülebilmeleri için, boyutlarının 100 milyon katı kadar büyütür.

Bilim insanları, atomları hareket ettirmek için atomları çeken özel bir tür "süper-sivri iğne" kullandılar. Ucunda tek bir atom olan bu küçük iğne, bakır yüzey boyunca, yüzeyden belli bir mesafe uzakta kalacak şekilde programlandı. Bu yüzden bir atomla karşılaştığında, atomlar arası itim kuvveti dolayısıyla yukarı kayıyordu ve görüntüde bir "çıkıntı" oluşturuyordu. Araştırmacılar, atomları bakır yüzey üzerinde yeni bir konuma itmek veya çekmek için bu iğneyi kullandılar. Atomları hareket ettirirken, 242 ayrı fotoğraf çektiler.

Projenin baş araştırmacı Andres Heinrich, atomların bırakıldıkları yeni konumlarında nasıl sabit durduklarını ise şöyle açıklıyor:

Atomlar itildikleri yerde sabit durur; çünkü alttaki yüzeyde bulunan bakır atomlarıyla kimyasal bağlar oluşturmuş haldedirler. Atomların bu sabitliği sayesinde, filmin her karesindeki atomların dağılımının görüntüsünü elde etmemiz mümkün olmaktadır.

Filmde gördüğünüz bilyeye benzeyen noktaların her biri, aslında karbon monoksit (CO) moleküllerini oluşturan iki atomdan, yani karbon ve oksijenden oluşuyor. Etraflarında görünen dalgacıklar ise, ultra pürüzsüz bakır yüzeyde hapsolmuş, serbestçe yüzen elektronların yüzeyi dalgalandırmasının sonucu olarak oluşmaktadır.

IBM'den 4 bilim insanından oluşan bir ekip, aylar süren planlaması sonucunda, yukarıdaki videodaki görüntüleri elde etmek için yaklaşık 10 gün boyunca, her gün 18'er saat çalıştı. Sonuç olarak, yaklaşık 10.000 atom hareket ettirildi. İnanması oldukça zor; fakat filmdeki "Atom" karakterinin kendisi, sadece 120-130 civarı atomdan oluşuyor.

IBM, eğlence amaçlı çektiği bu filmle aslında, maddeyi atom düzeyinde manipüle edebilme konusundaki artan becerilerinin altını çiziyor. Örneğin IBM, 2012 yılında bilgisayardaki 1 bitlik bilgiyi sadece 12 atom üzerinde depolamayı başarmışlardı ve ondan önce aynı miktarda bilgiyi en az sayıda atom üzerinde tutma rekoru, 1 milyon atomdu! Bu girişimlerin, gelecekteki veri depolama çözümlerine de yardımcı olması bekleniyor; örneğin eğer bu teknoloji geliştirilebilirse, bir cep telefonunun hafızasına birkaç film değil, bugüne kadar çekilmiş bütün filmleri sığdırmak mümkün olabilir! Ayrıca bu araştırmalar, nanopartiküllerin çevrede veya biyolojik sistemlerde nasıl davranacağını anlamamıza yardımcı olacak.