IBM Research hace la película más pequeña del mundo utilizando átomos

Científicos de IBM presentaron la película más pequeña del mundo, hecha con uno de los elementos más diminutos del universo: los átomos. Bajo el título “A Boy and His Atom” (Un niño y su átomo), la película, verificada por Guinness, se hizo con miles de átomos posicionados con precisión para crear casi 250 cuadros de acción con la técnica stop-motion (filmación cuadro por cuadro).


“Un niño y su átomo” presenta un personaje llamado Atom, que se hace amigo de un átomo individual y sale a dar un paseo divertido, durante el cual baila, juega a atrapar la pelota y salta en una cama elástica. Con una banda musical alegre de fondo, la película constituye una forma singular de transmitir la ciencia fuera de la comunidad de investigación.

Movilizar los átomos es una cosa; se puede hacerlo agitando la mano. Captar, posicionar y ajustar átomos para crear una película original a nivel atómico es una ciencia precisa y totalmente novedosa”, señaló Andreas Heinrich, investigador principal de IBM Research. “En IBM, los investigadores no sólo leemos ciencia; la hacemos. Esta película es una forma divertida de compartir el mundo a escala atómica y mostrarle a la gente común los desafíos y la diversión que la ciencia puede crear”.



Haciendo la película
Para hacer la película, se movieron los átomos con un microscopio de efecto túnel de barrido inventado por IBM.
Esta herramienta, que recibió un Premio Nobel, fue el primer dispositivo que permitió a los científicos visualizar el mundo al nivel del átomo individual”, explicó Christopher Lutz, científico investigador de IBM Research.
Pesa dos toneladas, funciona a una temperatura de 268 grados centígrados negativos y magnifica la imagen de la superficie atómica más de 100 millones de veces. La capacidad de controlar la temperatura, presión y vibraciones a niveles exactos hace que nuestro laboratorio de IBM Research sea uno de los pocos lugares del mundo en el que los átomos pueden ser movilizados con tanta precisión”, agregó.

Mediante la operación remota desde una computadora estándar, los investigadores de IBM utilizaron el microscopio para controlar una aguja ultra-fina sobre una superficie de cobre para “sentir” los átomos.
A tan sólo un nanómetro de la superficie, que es de mil millonésimas de metro en distancia, la aguja puede atraer físicamente átomos y moléculas de la superficie y llevarlos a una ubicación especificada con precisión sobre la superficie. El átomo en movimiento produce un sonido singular, que constituye la señal crítica que permite identificar cuántas posiciones realmente se ha movido.
Durante la creación de la película, los científicos renderizaron imágenes en planos fijos de los átomos individualmente colocados. El resultado fue 242 cuadros individuales.

La necesidad de comprimir Big Data
El desarrollo de la película más pequeña del mundo no es un terreno totalmente nuevo para IBM. Durante décadas, los científicos de IBM Research han estudiado materiales a nanoescala para explorar los límites del almacenamiento de datos, entre otras cosas.
A medida que los circuitos de computación siguen achicándose hacia dimensiones atómicas –tal como lo han hecho durante décadas, según la Ley de Moore – los diseñadores de chips se enfrentan con limitaciones físicas para el uso de las técnicas tradicionales.

La exploración de métodos no convencionales de magnetismo y las propiedades de los átomos en superficies bien controladas permite a los científicos de IBM identificar caminos totalmente novedosos para la computación.
Utilizando el objeto más pequeño disponible para la ingeniería de dispositivos de almacenamiento de datos – los átomos individuales – el mismo equipo de investigadores de IBM que desarrolló esta película también creó recientemente el bit magnético más pequeño del mundo. Fueron los primeros en responder a la pregunta de cuántos átomos se necesitan para almacenar en forma confiable un bit de información magnética: 12.


En comparación, se necesitan aproximadamente 1 millón de átomos para almacenar un bit de datos en una computadora o dispositivo electrónico moderno. Si fuera comercializada, esta memoria atómica algún día podría llegar a almacenar todas las películas que se hicieron en la historia del cine, en un dispositivo del tamaño de una uña.

La investigación implica formular interrogantes que van más allá de lo que se necesita para encontrar buenas soluciones de ingeniería de corto plazo a los problemas. Conforme la creación y el consumo de datos crecen, el almacenamiento de datos debe hacerse más pequeño, hasta llegar al nivel del átomo”, continuó Heinrich. “En esta película, estamos aplicando las mismas técnicas utilizadas para desarrollar nuevas arquitecturas de cómputo y formas alternativas de almacenar datos”.


 * 07 de May de 2013, EbizLatam
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Trapping Cold Atoms with a Laser Lattice to Create Artificial Crystal Structures

Meet Claire Thomas, 24, one of the up-and-coming physicists attending this year’s Lindau Nobel Laureate Meeting



Name: Claire Thomas
Age: 24
Born: Louisiana, USA
Nationality: American
Current position: PhD student at the University of California, Berkeley
Education: Bachelor’s degree from Boston University
What is your field of research?
My research is on ultracold atomic gases in an optical kagome lattice. Optical lattices are created by overlapping multiple laser beams so that their intensities form an interference pattern. We then trap cold atoms at specific locations in this interference pattern, thus experimentally realizing a well characterized, controllable and defect-free artificial crystal structure.
What drew you to physics, and to that research area in particular?
In my field I am able to do my own calculations, come up with new ideas and pursue them on a time scale that is reasonable and fun. My research group is very flexible and we determine our tasks and goals daily. This is not a feature available in many large scale experiments.  I was first attracted to large scale experiments because of the beauty of the science that they seek to explore. I have, however, very much enjoyed my work on smaller scale experiments, where I believe that I can still study fundamental physics.

Where do you see yourself in 10 years?
In ten years I expect to be thirty-four. I will be a scientist, but it is almost impossible to say where science will be at that time so I cannot imagine my options and certainly not my choice. I hope to be up to date on whatever technology is in active use, to know how it works but to still go backpacking without it. I hope to teach my nieces and nephews how radios used to work when there were only a few circuit elements and they were all visible to the naked eye.  I hope that by then one of them will ask why the sky is blue and take interest in the answer.

Who are your scientific heroes?
Lise Meitner, Nikola Tesla, Michael Faraday and James Clerk Maxwell
What activities outside of physics do you most enjoy?
I enjoy rock climbing, backpacking and cycling in the Berkeley hills.
What do you hope to gain from this year’s Lindau meeting?
The Lindau conference offers a unique opportunity to expand my understanding of the physical world, as well as the experimental and theoretical tools that we use to explore it.  I look forward to discussing with physicists from all disciplines and traditions to expand my concept of the ways in which physics can be done.
Are there any Nobelists whom you are particularly excited to meet?
Ivar Giaever and Brian Josephson. William Phillips, whose prize was for slowing atoms with a Zeeman slower, a tool in my lab that makes my research possible. I’d like to hear his current thoughts on the field of cold atoms and Bose Einstein condensates. Paul Crutzen: on his experience in the interplay between science and politics, and how to not be discouraged by the slow moving process of bureaucracy. Dan Shecthman: discovered quasicrystals, and when he did so people did not believe him. That sounds like an experience I would benefit from hearing about.