Вперше в історії фізики використали світло для дослідження структур на рівні атомів

Дослідники з Університету Регенсбурга повідомили про прорив у оптичній мікроскопії: їм вдалося побачити об’єкти майже на рівні окремих атомів. Використавши звичайний безперервний лазер і металевий нанозагострений наконечник, команда змогла подолати фундаментальне обмеження дифракції світла, яке десятиліттями не дозволяло розрізняти деталі менші за довжину хвилі.

Метод полягає у розміщенні надгострого металевого наконечника на відстані меншій за розмір атома від поверхні зразка. Лазер середнього інфрачервоного діапазону стискає світло у надзвужену щілину між наконечником і матеріалом, концентруючи енергію на кінчику. Це забезпечило початкову роздільну здатність близько 10 нанометрів — значно вище за можливості класичних мікроскопів.

Прорив стався, коли відстань зменшили ще більше. У цей момент сигнал від взаємодії світла з матеріалом різко посилився і почав фіксувати зміни на рівні до 0,1 нанометра. Ефект став можливим завдяки квантовому тунелюванню: електрони перескакують між наконечником і зразком під дією електричного поля лазера, створюючи вимірюваний світловий сигнал.

Цей феномен отримав назву «тунельне випромінювання ближнього поля». Він дозволяє не лише бачити атомні структури, а й аналізувати динаміку електронів у них. Важливо, що метод працює зі стандартними лазерними джерелами, що робить його доступним для широкого застосування у лабораторіях.

За словами авторів, технологія відкриває нові можливості для дослідження процесів у каталізаторах, напівпровідниках, квантових матеріалах та молекулярній електроніці. Результати опубліковані в журналі Nano Let­ters.