他们拍摄的这部逐格动画电影,有让人开心的故事,一位名叫Atom的男孩,与一个原子结为好友,他们一起跳舞,在蹦床上欢欣跳跃。
整部电影一共才242帧,但是主创研究员安德烈亚斯·海因里希和他的团队动用的却是重2吨重的扫描隧道显微镜(大图)。工作环境保持在负268摄氏度,而电影画面中的原子比实际尺度放大了一亿倍。
扫描隧道显微镜与普通的光学显微镜完全不同。它的机器人手臂移动微小的针(针尖小到只有单一的原子),在铜表面扫描移动,海因里希解释说:“就像老式电视机显像管的扫描。”科学家为针的移动编制了程序,控制针尖离开铜表面的距离,做到当针尖移到一个原子上方时,会把它拉起来,从而在图像中形成一个凸点。如果要移动一个原子,就需要降低针尖,将该原子推拉出来后,再移动到铜表面上新的位置。
影片中每个像滚珠样的小圆点,实际上是由2个原子构成的,它们组成一氧化碳分子。而自由浮动的电子被困在超光滑的铜表面时,在其周围会出现涟漪。海因里希说:“如果你移来一个原子,扰动了电子气体的二维表面,你就会看到涟漪。这些电子像气体的原子一样,是自由的,除非它们卡住在表面上。”
科学家们历时2周,每天轮番工作超过10-18小时,终于完成了《男孩和原子》这部“小片”。他们借助扫描隧道显微镜一共移动了约1万个原子。“男孩“这位主角,是由120-130个原子组成的。
IBM这个团队的研究人员可以说是“微型工程”的专家了。2012年也是他们,曾经使用扫描隧道显微镜打造了世界上最小的存储单元,它只包含12个原子。
凌启渝