В течение многих лет ученые полагали, что свет, как и другие волны, невозможно сфокусировать на области, размеры которой меньше, чем длина волны, которая, в случае света, исчисляется миллионными долями метра. Однако, исследователи из Кембриджского университета и Центра физики материалов (Centre for Materials Physics), Сан-Себастьян, Испания, создали самую маленькую в мире «лупу», которая способна фокусировать свет на площади, сопоставимой с размерами одного атома.

Основой этой «лупы» является токопроводящая золотая наночастица, на поверхности которой создана так называемая оптическая впадина. Эта впадина представляет собой углубление, соответствующее размеру всего одного атома золота, и она позволяет фокусировать свет на площади, размером менее одной миллиардной части метра. Результаты данных исследований открывают ученым новые способы изучения взаимодействия материи и света, а молекулы, помещенные внутрь таких впадин, могут принимать участие в химических реакциях совершенно новых видов и становиться чувствительными элементами новых типов датчиков.

Создание наноструктур с точностью до одного атома является весьма и весьма сложным делом. «Мы должны были охладить все это до температуры в -260 градусов Цельсия для того, чтобы тепловое движение не мешало нам ставить атомы золота на заданное место» — рассказывает Феликс Бенз (Felix Benz), ведущий исследователь, — «Образец, на котором создавалась пико-впадина, освещался лазерным светом, что позволяло нам отслеживать движение каждого атома в режиме реального времени».

«Согласно построенным нами моделям, отдельные атомы, упорядоченные особым образом, могут действовать подобно громоотводам. Только вместо электрических зарядов они фокусируют падающий на них свет» — рассказывает Хавьер Аиспуруа (Javier Aizpurua), профессор из Центра физики материалов, который выполнял теоретическую часть данной работы.

Наличие такой самой маленькой «лупы» в руках ученых открывает перед ними возможность к изучению новых типов химических реакций, катализатором которых является фокусированный свет. Это, в свою очередь, позволит наладить производство больших и сложных молекул, которые в обычных условиях получаются за несколько технологических этапов и при большем количестве исходных химических реактивов. Помимо этого, новая технология фокусирования света может найти применение в новых оптико-механических устройствах записи и хранения информации, которые будут хранить информацию в виде некоторых параметров молекул, заключенных внутри крошечных оптических впадин.