Yüzyıllar boyunca, bilim insanları, diğer tüm dalgalar gibi ışığın da kendi dalga boyundan daha küçük olan bir noktaya -metrenin bir milyonda birinden daha azına- odaklanamayacağını öne sürmekteydi. Şimdi ise University of Cambridge'den araştırmacılar, dünyanın gelmiş geçmiş en küçük büyütecini üreterek ışığı bir milyar kat daha dar bir alana kadar odaklayabilmeyi ve hatta tek atom seviyesine kadar inmeyi başardılar.

İspanya'dan araştırmacılarla ortaklaşa yürütülen çalışmada, araştırma ekibi, süper iletken özelliğe sahip altın nanoparçacıklarını kullanarak dünyanın en minik optik kavitesini oluşturmayı başardılar. Bu çanak o kadar küçük ki içine ancak tek bir molekül sığabiliyor. "Piko-kavite" adı verilen bu optik çanak tek bir atom büyüklüğündeki altın nano-yapısına vurma etkisiyle oluşuyor ve ışığı metrenin bir milyarda birinden daha küçük bir ölçeğe odaklayabiliyor. Science dergisinde yayımlanan sonuçlar, ışık ve madde arasındaki etkileşimi incelemek için yeni yollar açıyor. Hatta araştırmacılar, tamamen yeni tipte sensörlerin de üretilmesinin önünü açacak olan kavitenin içerisinde bulunacak moleküllerin, yeni birtakım kimyasal reaksiyonlara girebilme ihtimalinin de oldukça yüksek olduğunu öne sürüyor.

Çalışma ekibindeki araştırmacılara göre, tek bir atomu kontrol ederek  nano-yapılar inşa etmek hali hazırda oldukça güç bir süreç. Araştırmanın başyazarı Felix Benz, ellerindeki altın atomlarını -260°C'a kadar soğuttuklarını ve böylelikle altın atomlarının hareketlerini sıfır noktasına kadar indirebildiklerini belirtiyor. Bu örneklerin üzerine lazer ışını vererek piko-kavitelerin inşasını sağlayan araştırmacılar, aynı zamanda tek bir atom düzeyindeki hareketi ve aktiviteyi de gerçek zamanlı olarak izleme şansı buluyorlar.

Araştırmacılardan Profesör Javier Aizpurua'ya göre ise ürettikleri modeller, tek bir atomluk çıkıntının (kavitedeki şişkinlik kastediliyor) elektrik yerine ışığı odaklayan bir aydınlatma çubuğu gibi davranabileceğini gösteriyor.



Tek bir altın atomunun dahi normal dolaşımını gerçekleştiren elektronları işe katarak minik metalik bir iletken top gibi davranabildiğini gösteren araştırma ekibi, aynı zamanda, elektronların çekirdeklere bağlı olduğu şahsi kuantum yaşantılarından da farklı olduğunu belirtiyor.

Bulguların, ışık ile katalize olan kimyasal reaksiyonlar alanını yaratma, kompleks moleküllerin kendilerinden çok daha küçük bileşenlerden oluşmalarını sağlayacak ışık-enzim olgusunu oluşturma potansiyeli taşıdığı düşünülüyor. Tüm bunlara ek olarak, bulgulara dayanarak -ışık ile yazılıp okunacak ve moleküler titreşimler olarak kaydedilecek- yeni opto-mekanik veri depolama cihazlarının geliştirilmesi de çok yüksek bir ihtimal kazanıyor.

---

Makale Referans: F. Benz, M. K. Schmidt, A. Dreismann, R. Chikkaraddy, Y. Zhang, A. Demetriadou, C. Carnegie, H. Ohadi, B. de Nijs, R. Esteban, J. Aizpurua, J. J. Baumberg. Single-molecule optomechanics in "picocavities". Science, 2016; 354 (6313): 726 DOI: 10.1126/science.aah5243

---