Самые совершенные оптические системы сталкивались с непреодолимым, казалось бы, барьером — дифракционным пределом, не позволяющим различать объекты меньше 200 нанометров. Это делало невозможным изучение взаимодействия света с отдельными атомами — ключевого аспекта для развития квантовых технологий, наноэлектроники и современных материалов. Группа исследователей разработала методику ULA-SNOM. Эта технология впервые позволяет получать качественные оптические изображения с разрешением до 1 нанометра — уровня, достаточного для наблюдения отдельных атомов.
Ранее подобная детализация достигалась лишь с помощью электронных микроскопов. Открытие обещает революцию в исследованиях — от разработки новых фотоэлементов до изучения квантовых процессов. Метод основан на усовершенствовании принципов сканирующей ближнепольной микроскопии (s-SNOM), где наноразмерный металлический зонд, освещаемый лазером, сканирует поверхность. Новация заключается в радикальном уменьшении амплитуды колебаний зонда — до 0,5–1 нм. Такой подход сохраняет чувствительность к оптическим сигналам, но исключает «размытие» изображения.
Специально изготовленный серебряный наконечник, обработанный ионным пучком, формирует плазмонный резонатор — световую ловушку объемом 1 нм³, способную взаимодействовать с отдельными атомами. Для стабилизации процесса система работает в экстремальных условиях: сверхвысоком вакууме при температуре 8 К (-265°C). Это устраняет тепловые шумы и вибрации. Тестирование технологии на атомарных слоях кремния продемонстрировало беспрецедентную детализацию: система четко различила границу между кремнием и серебром, зафиксировав их оптические свойства.
Тем временем новейшие атомные часы устанавливают стандарты точности.