RTX 4090으로 양자 터널링 현미경 만들기 (feat. 아두이노, 라즈베리파이, 3D 프린터)

이봐 친구들, RTX 4090으로 양자 터널링 현미경을 만들어봤어.
진짜 미쳤다고? 나도 알아.

처음엔 그냥 게임이나 돌리려고 샀는데, 어느 날 문득 이 엄청난 연산 능력을 좀 더 생산적인(?) 곳에 써보고 싶다는 생각이 들더라고.

그래서 생각한 게 바로 양자 터널링 현미경(STM)이야.
STM은 양자역학적 터널링 효과를 이용해서 물질 표면의 원자 단위 이미지를 얻는 장비인데, 엄청난 정밀도를 요구해서 실시간 이미지 처리가 꽤 까다롭거든.

그런데 RTX 4090이면 얘기가 달라지지.
CUDA 코어를 활용해서 병렬 연산을 돌리면 실시간으로 원자들을 춤추는 걸 볼 수 있을 거라고 생각했어.

일단 3D 프린터로 STM 본체를 뽑았어.
재료는 당연히 탄소 나노튜브 강화 PLA 필라멘트지. 일반 PLA로는 나노 단위의 진동을 감당 못 하잖아.

팁은 순수 백금으로 만들었고, 제어 회로는 아두이노랑 라즈베리파이를 엮어서 뚝딱 만들었지.
STM 컨트롤러는 PID 제어 알고리즘을 직접 코딩했는데, 이게 진짜 빡셌어.
미분항 계수 조정하는데 3일 밤을 샜다니까.

결과는? 대성공!
흑연 표면의 원자 배열을 실시간으로 관찰하는데 성공했어.
RTX 4090 덕분에 렌더링 속도가 장난 아니더라.
4K 해상도에 60fps는 그냥 나오더라고.

다음 목표는? 당연히 주사 터널링 현미경(STM)이지.
STM으로는 원자 배열만 볼 수 있지만, STM을 개조하면 원자 하나하나를 조작할 수 있다고.
상상해봐. 원자 단위로 레고 블록 쌓듯이 구조물을 만드는 거야.

벌써 가슴이 웅장해지지 않아?

(p.s. 혹시 RTX 4090 두 개 SLI로 묶으면 STM 성능이 두 배가 될까? 누가 해봤으면 댓글 좀…)