Cậu bé và nguyên tử - bộ phim nhỏ nhất thế giới

IBM đã thực hiện một bộ phim stop motion được sản xuất bằng một trong những phần tử nhỏ bé nhất trong vũ trụ là nguyên tử.
"Cậu bé và nguyên tử" đã xác lập kỷ lục Guinness khi sử dụng hàng nghìn nguyên tử được sắp đặt một cách chính xác để tạo ra gần 250 khung hình tĩnh, sau đó ghép lại thành clip stop-motion.
Phim kể về nhân vật tên là Atom đã kết bạn với một nguyên tử và cùng chơi đùa với nhau, từ khiêu vũ đến đuổi bắt và nhún nhảy trên một tấm đệm căng bằng bạt trên nền nhạc vui nhộn. "Cậu bé và nguyên tử" được thực hiện nhằm truyền tải về khoa học cho cộng đồng không thuộc giới nghiên cứu.
"Di chuyển các nguyên tử không quá khó, nhưng nắm bắt, định vị và xếp hình các nguyên tử để tạo thành một bộ phim ở cấp độ nguyên tử lại là phạm trù của khoa học chính xác, và là một lĩnh vực hoàn toàn mới", Andreas Heinrich, thẩm định viên chính của IBM Research, cho hay. "Bộ phim là một cách nhẹ nhàng để chia sẻ về thế giới nguyên tử, mở ra ngưỡng cửa mới về toán học và khoa học cho sinh viên và những người bình thường".
Để sản xuất phim, các nguyên tử được di chuyển bằng kính hiển vi STM (Scanning tunneling microscope) do IBM phát minh và giành giải Nobel. "Đây là thiết bị đầu tiên cho phép các nhà khoa học nhìn rõ hình ảnh của thế giới đến tận cấp độ từng nguyên tử", Christopher Lutz, nhà khoa học thuộc IBM Research, chia sẻ. "Kính hiển vi này có trọng lượng 2 tấn, hoạt động ở nhiệt độ -268 độ C và phóng đại bề mặt nguyên tử lên hơn 100 triệu lần. Khả năng kiểm soát nhiệt độ, áp lực và rung chấn ở những cấp độ chính xác giúp IBM Research là một trong số rất ít nơi trên thế giới có khả năng di chuyển nguyên tử với độ chính xác như vậy".
Thông qua máy tính thông thường, IBM đã sử dụng kính hiển vi để điều khiển một đầu kim cực mảnh trên bề mặt vật liệu bằng đồng nhằm "cảm nhận" về các nguyên tử. Chỉ cách bề mặt có 1 nanomet, đầu kim tạo ra áp lực với các nguyên tử và phân tử trên bề mặt và nhờ đó kéo chúng đến một vị trí được quy định chính xác trên bề mặt. Khi nguyên tử di chuyển, nó tạo ra âm thanh đặc trưng và đây là tín hiệu phản hồi để xác định xem nguyên tử này đã thực sự di chuyển qua bao nhiêu vị trí. 
Trong quá trình sản xuất bộ phim, các nhà khoa học đã chụp các hình ảnh tĩnh của từng vị trí sắp xếp nguyên tử và tạo ra 242 khung hình đơn.

Nhu cầu về thu nhỏ dữ liệu khổng lồ 
Trong nhiều thập kỷ, IBM Research đã nghiên cứu các vật liệu ở kích thước nano nhằm khám phá những giới hạn về lưu trữ dữ liệu, bên cạnh nhiều vấn đề khác. Khi mạch tích hợp trong máy tính thu nhỏ đến kích thước nguyên tử (điều đã diễn ra từ nhiều thập kỷ nay theo định luật Moore), các nhà thiết kế chip máy tính đang gặp phải những giới hạn vật lý khi chỉ sử dụng những kỹ thuật truyền thống. 
Sử dụng đối tượng nhỏ nhất để tạo ra các thiết bị lưu trữ dữ liệu - những nguyên tử đơn lẻ, các nhà nghiên cứu IBM mới đây đã tạo ra "bit từ tính" (magnetic bit) nhỏ nhất thế giới. Họ cũng là những người đầu tiên trả lời được câu hỏi là cần bao nhiêu nguyên tử để có thể lưu trữ một cách tin cậy một bit thông tin từ tính. Đó là 12, trong khi phải cần đến 1 triệu nguyên tử để lưu một bit dữ liệu trên một chiếc máy tính hay thiết bị điện tử hiện tại. Nếu được thương mại hóa, bộ nhớ nguyên tử có thể lưu trữ tất cả những bộ phim từng được sản xuất từ trước đến nay trên một thiết bị có kích thước chỉ nhỏ bằng móng tay.