Per secoli, gli scienziati credevano che la luce, come tutte le onde, non potrebbe essere focalizzato più in basso della sua lunghezza d'onda, poco meno di un milionesimo di metro. Ora, ricercatori guidati dall'Università di Cambridge hanno creato la lente d'ingrandimento più piccola del mondo, che focalizza la luce un miliardo di volte più strettamente, fino alla scala dei singoli atomi.

In collaborazione con i colleghi spagnoli, il team ha utilizzato nanoparticelle d'oro altamente conduttive per realizzare la cavità ottica più piccola del mondo, così piccolo che solo una singola molecola può stare al suo interno. La cavità, chiamata "pico-cavità" dai ricercatori, consiste in una protuberanza in una nanostruttura d'oro delle dimensioni di un singolo atomo, e confina la luce a meno di un miliardesimo di metro. I risultati, riportato sul giornale Scienza , aprire nuovi modi per studiare l'interazione tra luce e materia, compresa la possibilità di far subire alle molecole nella cavità nuovi tipi di reazioni chimiche, che potrebbe consentire lo sviluppo di tipi completamente nuovi di sensori.

Secondo i ricercatori, costruire nanostrutture con il controllo di un singolo atomo è stato estremamente impegnativo. "Abbiamo dovuto raffreddare i nostri campioni a -260°C per congelare gli atomi d'oro in movimento, " ha detto Felix Benz, autore principale dello studio. I ricercatori hanno puntato la luce laser sul campione per costruire le pico-cavità, consentendo loro di osservare il movimento di un singolo atomo in tempo reale.

"I nostri modelli hanno suggerito che i singoli atomi che sporgono potrebbero agire come minuscoli parafulmini, ma focalizzando la luce invece dell'elettricità, " ha affermato il professor Javier Aizpurua del Centro di fisica dei materiali di San Sebastian, che ha condotto la parte teorica di questo lavoro.

"Anche i singoli atomi d'oro si comportano proprio come minuscoli cuscinetti a sfera metallici nei nostri esperimenti, con elettroni conduttori che vagano intorno, che è molto diverso dalla loro vita quantistica in cui gli elettroni sono legati al loro nucleo, " ha affermato il professor Jeremy Baumberg del NanoPhotonics Center presso il Cavendish Laboratory di Cambridge, che ha condotto la ricerca.

I risultati hanno il potenziale per aprire un campo completamente nuovo di reazioni chimiche catalizzate dalla luce, permettendo di costruire molecole complesse da componenti più piccoli. Inoltre, c'è la possibilità di nuovi dispositivi di archiviazione dati opto-meccanici, consentendo la scrittura e la lettura delle informazioni alla luce e la memorizzazione sotto forma di vibrazioni molecolari.