Sponsored Video: Atome in Bewegung

Zuletzt aktualisiert am 28. August 2013 um 13:05

Basisforschung spielerisch zu vermitteln ist eine Kunst, die wenige beherrschen – mit dem aktuellen Kurzfilm „Ein Junge und sein Atom“ gelingt es dem IBM-Forscherteam, ungewöhnliche Einblicke ins Mikro-Universum jener Konglomerate aus Neutronen-Protonenkern und Elektronen zu geben, aus denen jegliche Materie aufgebaut ist. Genaugenommen spielen im konkreten Fall Kohlenmonoxid-Moleküle, bestehend aus je einem Kohlen- und einem Sauerstoffatom, die Hauptrollen. Kein abendfüllender Kino-Thriller, aber eine faszinierende Machbarkeitsstudie.

Gedreht wurde natürlich nicht mit konventioneller Kameratechnik, sondern unterm Rastertunnel-Mikroskop. Herausfordernd gestaltete sich dabei nicht in erster Linie der Vergrößerungsfaktor, sondern die gezielte Manipulation tausender einzelner Atome: für jeden einzelnen Frame mussten die Forscher die betreffenden Moleküle verschieben und exakt positionieren, bis schließlich der fertige Film aus den Einzelbildern entstand. Dieses „Making of“ erklärt die Entstehung von „Ein Junge und sein Atom“:

Die IBM Forschungslabors befassen sich natürlich nicht mit der gezielten Manipulation der kleinsten Bausteine unserer Materie, um kleine Youtube-Filmchen zu drehen – Hintergrund des Projekts ist die voranschreitende Miniaturisierung der Speichertechnologie und die Vision, in absehbarer Zeit einzelne Bits durch Strukturen aus wenigen Einzelatomen abbilden zu können. Für IBM beileibe kein neuer Forschungsbereich, bereits 1989 demonstrierte ein Team die Möglichkeit, einzelne Atome unter dem Rastertunnelmikroskop exakt zu positionieren – Resultat ist das mittlerweile berühmte Firmenlogo aus 35 Xenon Atomen.

Zur Erinnerung: Bits sind die kleinsten Informationseinheiten der Computertechnologien, Speicherzellen, die einen von zwei Zuständen abbilden können. Für jeden einzelnen dieser 1-oder-0 Speicher benötigt aktuelle Technologie circa eine Million Atome. Im Labor gelang es vor kurzem, ein solches Bit mit nur 12 Atomen darzustellen. Bis dieser gravierende Miniaturisierungsschritt in den heimischen Laptop oder ins Smartphone einzieht, werden wohl noch etliche H2O-Atome die Donau hinunterfließen.

Nach Schätzungen IBMs könnte die atomare Speichertechnologie in 10 bis 30 Jahren endgültig Moore’s Law außer Kraft setzen. Der Intel-Mitgründer postulierte 1965, dass sich die Komplexität von Computerchips respektive die Anzahl an Transistoren pro Flächeneinheit alle 12 bis 24 Monate verdopple – bei der Manipulation einzelner Atome wär dann endültig Schluss mit der Miniaturisierung.

Mehr über die Konzepte und Technologien hinter der atomaren Speichertechnik erfahren interessierte auf der IBM Atomic Memory Webseite.

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