В сотрудничестве с коллегами из Испании команда использовала высокопроводящие наночастицы золота, чтобы создать самый крошечный оптический резонатор в мире, настолько малый, что в него может поместиться только одна молекула. Полость, которую исследователи называют «пикополостью», представляет собой выпуклость в золотой наноструктуре размером с один атом и ограничивает свет до миллиардной доли метра.
Результаты, опубликованные в журнале Science, открывают новые способы изучения взаимодействия света и материи, в том числе возможность заставить молекулы в полости подвергаться новым видам химических реакций, которые могут позволить разработать совершенно новые типы датчиков. .По словам исследователей, создание наноструктур с контролем одного атома было чрезвычайно сложной задачей. «Нам пришлось охладить наши образцы до -260 ° C, чтобы заморозить парящие атомы золота», — сказал Феликс Бенц, ведущий автор исследования. Исследователи направили лазерный луч на образец, чтобы построить пикополосты, что позволило им наблюдать за движением отдельного атома в режиме реального времени.
«Наши модели предполагают, что отдельные торчащие атомы могут действовать как крошечные громоотводы, но фокусировать свет вместо электричества», — сказал профессор Хавьер Айзпуруа из Центра физики материалов в Сан-Себастьяне, возглавлявший теоретический раздел этой работы.«Даже отдельные атомы золота в наших экспериментах ведут себя так же, как крошечные металлические шарикоподшипники, с перемещающимися вокруг них проводящими электронами, что сильно отличается от их квантовой жизни, когда электроны связаны с их ядром», — сказал профессор Джереми Баумберг из Центра нанофотоники в Кэвендише в Кембридже. Лаборатория, руководившая исследованиями.
Полученные данные могут открыть целую новую область химических реакций, катализируемых светом, позволяя строить сложные молекулы из более мелких компонентов. Кроме того, существует возможность создания новых оптико-механических устройств хранения данных, позволяющих записывать и считывать информацию с помощью света и сохранять в форме молекулярных колебаний.