Durante séculos, os cientistas acreditavam que a luz, como todas as ondas, não poderia ser focado em um comprimento de onda menor, pouco menos de um milionésimo de um metro. Agora, pesquisadores liderados pela Universidade de Cambridge criaram a menor lupa do mundo, que concentra a luz um bilhão de vezes mais firmemente, até a escala de átomos individuais.

Em colaboração com colegas da Espanha, a equipe usou nanopartículas de ouro altamente condutoras para fazer a menor cavidade óptica do mundo, tão pequeno que apenas uma única molécula pode caber nele. A cavidade - chamada de 'pico-cavidade' pelos pesquisadores - consiste em uma saliência em uma nanoestrutura de ouro do tamanho de um único átomo, e confina a luz a menos de um bilionésimo de metro. Os resultados, relatado no jornal Ciência , abrir novas maneiras de estudar a interação da luz e da matéria, incluindo a possibilidade de fazer com que as moléculas da cavidade passem por novos tipos de reações químicas, que poderia permitir o desenvolvimento de tipos inteiramente novos de sensores.

De acordo com os pesquisadores, construir nanoestruturas com controle de átomo único foi extremamente desafiador. "Tivemos que resfriar nossas amostras a -260 ° C para congelar os átomos de ouro em movimento, "disse Felix Benz, autor principal do estudo. Os pesquisadores lançaram luz laser sobre a amostra para construir as pico-cavidades, permitindo-lhes observar o movimento de um átomo em tempo real.

"Nossos modelos sugeriram que átomos individuais projetando-se para fora podem atuar como minúsculos pára-raios, mas focando luz em vez de eletricidade, "disse o professor Javier Aizpurua do Centro de Física de Materiais em San Sebastian, que conduziu a seção teórica deste trabalho.

"Mesmo átomos de ouro simples se comportam como minúsculos rolamentos de esferas metálicas em nossos experimentos, com elétrons condutores vagando, que é muito diferente de sua vida quântica, onde os elétrons estão ligados ao seu núcleo, "disse o professor Jeremy Baumberg do NanoPhotonics Center do Laboratório Cavendish de Cambridge, quem liderou a pesquisa.

As descobertas têm o potencial de abrir um novo campo de reações químicas catalisadas por luz, permitindo que moléculas complexas sejam construídas a partir de componentes menores. Adicionalmente, existe a possibilidade de novos dispositivos opto-mecânicos de armazenamento de dados, permitindo que as informações sejam escritas e lidas pela luz e armazenadas na forma de vibrações moleculares.