Столетиями ученые были убеждены, что световое излучение, как и любые другие колебания, невозможно направить на область, размеры которой меньше, чем длина волны, которая, в случае луча света, измеряется миллионными долями метра. И вот сейчас группе исследователей из Кембриджского университета и Центра физики материалов удалось создать самую маленькую в мире высокоточную оптическую систему, обеспечивающую возможность фокусировки лучей света на атомарном уровне.
Ключевой составляющей разработки ученых является крошечный оптический резонатор на базе сверхпроводящих золотых наночастиц. Площадь его поверхности настолько мала, что больше одной молекулы там не поместится. Данный резонатор, именуемый исследователями «pico-cavity», представляет собой вогнутую область в наноструктуре из золота диаметром в один атом золота, и позволяет фокусировать свет на площади, размером менее одной миллиардной части метра. Как сообщается, результаты оговариваемого исследования, опубликованные в журнале Science, открывают новые способы изучения взаимодействия материи и света, включая возможность запуска новых видов химических реакций, что в конечном итоге может привести к появлению принципиально новых типов сверхчувствительных сенсоров.
Авторы исследования отмечают, что создание столь высокоточных наноструктур сопряжено со множеством трудностей.
«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 ведущий исследователь проекта Феликс Бенз, — «Образец, на котором создавалась пико-впадина, освещался лазерным светом, что позволяло нам отслеживать движение каждого атома в режиме реального времени».
«Разработанная нами модель предполагала использование каждого отдельного атома в качестве крошеного громоотвода, но вместо электрических зарядов они притягивали свет рассказывает Хавьер Аиспуруа, профессор из Центра физики материалов, ответственные за теоретическую часть эксперимента.
Наличие столь высокоточной оптической системы открывает перед учеными новые горизонты. Собственно, в будущем может появиться новая область химических реакций, катализатором для которых является фокусированный свет. Помимо этого, разработка может найти применение в новых оптико-механических устройствах записи и хранения информации, которые будут осуществлять запись светом и хранить информацию в форме молекулярных колебаний (кварцевые диски?).
Источник: ECN