С первого взгляда анимация в чёрно-белых тонах, демонстрирующая подвижную фигурку мальчика, не кажется чем-то особенным. Ребёнок из серебристых шариков танцует и играет с мячиком, напоминая зрителю персонажа из ранних компьютерных игр. Однако на самом деле «Мальчик и его атом» – это самый маленький в мире Stop-Motion фильм, сделанный специалистами IBM Research в 2013 году.

Способность передвигать отдельные атомы – одни из самых крошечных частиц нашей Вселенной – жизненно необходима для развития технологий атомной резистивной памяти. В 2012 году учёные исследовательского подразделения компании IBM заявили о создании самой крохотной ячейки магнитной памяти, которая состояла всего лишь из 12 атомов железа. Подобные элементы энергонезависимой памяти способны обеспечить примерно в 100 раз более высокую плотность, чем HDD или SSD. С тех пор нанофизики неплохо продвинулись в своих исследованиях: в 2018 году они смогли уместить ячейку памяти в одном атоме меди. В будущем это позволит создать микросхемы энергонезависимой памяти значительно большей вместимости, чем любые существующие аналоги.

Работая на столь необычном поприще, исследователи IBM Research не упустили возможности немного поразвлечься. Используя «подручные средства» своей инновационной лаборатории, они создали мультфильм продолжительностью 1 минута 33 секунды. Диковинка произведения киноискусства под названием «Мальчик и его атом» заключается в том, что оно состоит из 242 изображений из 65 молекул угарного газа. Размер каждого кадра составляет 45 на 25 нанометров. Действие фильма происходит на медной полупроводниковой пластине при температуре −268,15 °C. Только в таких условиях возможно использование сканирующего туннельного микроскопа, предназначенного для измерения рельефа проводящих поверхностей.

СТМ предполагает использование зонда – заряженного острия медной иглы, при помощи которой молекулы угарного газа распределяются по поверхности подложки. Считывание положения молекул также происходило при помощи сканирующего туннельного микроскопа: кончик иглы размещали несколько выше, чем необходимо для манипуляций с частицами (около 1 нм вместо 0,1 нм). Атом углерода в составе молекул угарного газа образует связь с медной полупроводниковой пластиной, потому на фото видны точки атомов кислорода, из которых и состоит рисунок. На создание всего фильма «Мальчик и его атом» 4 исследователя потратили 2 недели, работая по 18 часов в день.

 Графика и звуковое сопровождение фильма действительно являются отсылкой к ранним видеоиграм. После вступительных кадров с субтитрами, описывающими процесс создания фильма, мы видим мальчика, который знакомится с атомом. Сперва человечек колеблется, но потом начинает танцевать под музыку, бросая атом как мяч. Затем атом падает на землю и превращается в батут, на котором главный герой задорно прыгает. В конце концов мальчик подбрасывает в небо атом, уже вернувшийся в свою начальную форму. Там он пролетает мимо облаков и складывается в слово «THINK», которое является давним девизом компании IBM. Сюжет мультфильма прост, однако он таит в себе скрытый посыл: привлечь юных зрителей к науке.

 

Помимо миниатюрной кинокартины, учёные также воссоздали из атомов логотип Объединённой федерации планет, звездолёт «Enterprise» и вулканский салют в рамках рекламной кампании фильма «Стартрек: Возмездие». Вскоре после презентации мини-произведения «Мальчик и его атом» комиссия Книги рекордов Гиннесса признала его самым маленьким Stop-Motion фильмом. По сей день эта научная короткометражка входит в 1% наиболее просматриваемых видео на платформе YouTube.