Por siglos, los científicos creían que la luz, como todas las olas, no se puede enfocar hacia abajo más pequeño que su longitud de onda, poco menos de una millonésima de metro. Ahora, investigadores dirigidos por la Universidad de Cambridge han creado la lupa más pequeña del mundo, que enfoca la luz mil millones de veces más de cerca, hasta la escala de átomos individuales.

En colaboración con compañeros de España, el equipo utilizó nanopartículas de oro altamente conductoras para hacer la cavidad óptica más pequeña del mundo, tan pequeño que sólo cabe una molécula en su interior. La cavidad, llamada 'picocavidad' por los investigadores, consiste en una protuberancia en una nanoestructura de oro del tamaño de un solo átomo, y limita la luz a menos de una milmillonésima parte de un metro. Los resultados, reportado en la revista Ciencias , abrir nuevas formas de estudiar la interacción de la luz y la materia, incluyendo la posibilidad de hacer que las moléculas en la cavidad experimenten nuevos tipos de reacciones químicas, lo que podría permitir el desarrollo de tipos de sensores completamente nuevos.

Según los investigadores, La construcción de nanoestructuras con control de un solo átomo fue extremadamente desafiante. "Tuvimos que enfriar nuestras muestras a -260 ° C para congelar los átomos de oro que se escurrían, "dijo Felix Benz, autor principal del estudio. Los investigadores iluminaron la muestra con luz láser para construir las picocavidades, permitiéndoles ver el movimiento de un solo átomo en tiempo real.

"Nuestros modelos sugirieron que los átomos individuales que sobresalen podrían actuar como pequeños pararrayos, pero enfocando la luz en lugar de la electricidad, "dijo el profesor Javier Aizpurua del Centro de Física de Materiales de San Sebastián, quien dirigió la sección teórica de este trabajo.

"Incluso los átomos de oro individuales se comportan como pequeños rodamientos de bolas metálicos en nuestros experimentos, con electrones conductores deambulando, que es muy diferente de su vida cuántica donde los electrones están unidos a su núcleo, ", dijo el profesor Jeremy Baumberg del Centro NanoPhotonics en el Laboratorio Cavendish de Cambridge, quien dirigió la investigación.

Los hallazgos tienen el potencial de abrir un campo completamente nuevo de reacciones químicas catalizadas por luz, permitiendo que se construyan moléculas complejas a partir de componentes más pequeños. Adicionalmente, Existe la posibilidad de nuevos dispositivos de almacenamiento de datos opto-mecánicos, permitiendo que la información sea escrita y leída por la luz y almacenada en forma de vibraciones moleculares.