Az egyre kifinomultabb technikának köszönhetően manapság már majdnem minden hétre jut egy-egy szenzációs bejelentés nanoméretű struktúrák létrehozásáról vagy velük kapcsolatos új felfedezésekről. Az atomi szintű folyamatok tanulmányozását lehetővé tévő eszközöket, az elektronmikroszkópot, a lézert, vagy a kriogenikus TEM-et még az előző században kezdték fejleszteni, de most értek olyan szintre, hogy valóban áttörő jellegű megfigyeléseket lehet kivitelezni a segítségükkel.

Néhány érdekes felfedezés, a teljesség igénye nélkül, az elmúlt évtizedekből:

1983-ban először figyelték meg a Berkley Laboratórium tudósai az atomok elrendeződését szilárd anyagban

2010-ben szintén a Berkley Labor, a Max Planck Intézet és a Kalifornia Egyetem kutatói először mutatták be az atomok külső elektronjainak mozgását

2013-ban a Kalifornia Egyetemen lefotózták az atomok reakciójának előtte-utána állapotát, vagyis a molekula megalakulását

2013 februárjában az IBM-nek sikerült lefilmezni, hogyan játszik a világ legkisebb molekulafiúja a labdájával

2019 decemberében a Harvard kutatói megfigyelték a köztes állapotot, vagyis most először konkrétan végignézhették, hogyan áll össze a molekula (erről a Rakétán is beszámoltunk)

2020-ban, néhány nappal ezelőtt, videóra vették, hogyan bomlik fel és egyesül újra a rénium atomok közti kötés

And now for something completely different

Észrevette valaki a kakukktojást? Igen, a molekulafiú volt az. Most már elárulhatjuk, a videó nem hamisítvány, valóban létezik, az IBM-en kilenc éve lencsevégre kapták Atom Boyt, vagyis hivatalos nevén Ádámot, ahogy a labdáját rugdalja. De nem teljesen magától jutott eszébe rugdalni. Néha a nanofizikusoknak is kell egy kis lazítás és az IBM-nél ezt így csinálják, filmet készítenek az atomok szerepeltetésével.

A Guinness Rekordok Könyvébe is bekerült film, A fiú és atomja megalkotásához a szakemberek egy rézalapra helyezték a szénmonoxid molekulákat, ezekből épült fel a főszereplő, majd még egyet, ez reprezentálta a labdát.

Az atomokat, pontosabban a molekulákat ezután a pásztázó elektronmikroszkóppal, egy réztű segítségével tologatták a helyére minden egyes beállításban. Hogy a molekulák ne szaladjanak szerte szét, a folyamat ultra-alacsony hőmérsékleten (mínusz 268 Celsiusfokon) zajlott. Összesen 242 képet készítettek, minden kép negyvenötször huszonöt nanométer nagyságú volt, így a forgatás két hetet vett igénybe. A szénmonoxid molekula tetején csücsülő oxigénatomot érzékeljük pixelként a képernyőn, a körülötte látható hullámokat pedig az elektronok sűrűségének változása okozza, ugyanis, mikor a szénmonoxid molekula közeledik, az elektronok a rézalap fogságába esve nem tudnak elmenekülni, így összetorlódnak egy időre. Soundtracket ugyan nem adtak ki hozzá, de a” Hogyan Készült” videóban lehet hallani, milyen félelmetes, mennydörgéshez hasonló morajlással jár az elektronok mozgása. Majdnem olyan ijesztő, mint a mágneses mező hangja.

A film elején megjelenő tizenkét molekulának szimbolikus jelentősége van, az IBM áttörése előtt tisztelegnek vele, ekkoriban sikerült először egy bit adat tárolását mindössze tizenkét atom felhasználásával megvalósítani. Az akkoriban általánosnak számító egymillió atom ilyen radikális lecsökkentése fantasztikus eredménynek számított, különösen, hogy a Big Data korában egyre életbevágóbbá válik az adattárolás problémáinak megoldása, de azóta már (2017-ben) elérték az egy atom=egy bit méretet is. Ádám hamar népszerűvé vált, de sajnos ugyanolyan hamar ki is égett, vagy elvette a kedvét a szerepléstől az IMDB-n kapott viszonylag alacsony értékelés (6,8 pontot adtak neki a szigorú kritikusok), azóta sem láthattuk őt még mellékszerepben sem feltűnni sehol. Az IBM kutatói levezetésképpen még készítettek egy fotósorozatot is a Star Trek univerzum témakörében, bemutatva, természetesen atomokkal, az Enterprise űrhajót, és a vulkáni köszönés kézjelét.

„Az elmúlt negyven évben lényegében ugyanazt csináltuk, fogtuk a szilikontranzisztort, és lekicsinyítettük, egyre több tranzisztort helyezve egy chipre. Ami mostanában érdekel minket, az az atomok mágneses jellemzőinek tanulmányozása, és a kérdés, amit nagyon szeretnénk megválaszolni: mennyire lehet miniatürizálni egy mágnest, úgy, hogy még mindig használható legyen adattárolásra.” – mondta a Christopher Lutz, a film egyik készítője.

Akkor még azt jósolták, hogy az adattárolás határainak megszüntetésével nem csak két filmet vihetünk majd magunkkal az iPhone-unkon a jövőben, hanem az összeset, amit valaha készítettek.

Ezt egyelőre nem sikerült még kivitelezni, de, az IBM kvantumszámítógépeivel és egyéb high-tech fejlesztésekkel, ki tudja, mit hoz még a holnap.

Ez a cikk eredetileg 2020.01.23-án jelent meg a Rakétán.

(Fotó: IBM)

Így érthetjük meg a legkönnyebben az atomok működését Az atomok felépítését nem könnyű megérteni, egy új videóreprezentáció azonban épp ebben segít – hasznos lehet bárkinek, de diákoknak különösen.