Получено первое изображение тени отдельного атома

Группе исследователей из Университета Гриффита (Австралия) впервые удалось сфотографировать тень отдельного атома. «Мы достигли крайнего предела микроскопии; разглядеть что-либо меньше атома с помощью видимого света невозможно», — говорит профессор Дэйв Кильпински из университетского Центра квантовой динамики в Брисбене. – «Мы хотели узнать, сколько атомов требуется для отбрасывания тени, и доказали, что нужен всего один». Результаты исследования, которое группа Кильпински проводила в течение последних пяти лет, были опубликованы на этой неделе в издании Nature Communications.

Новое научное достижение Университета Гриффита стало возможным благодаря применению микроскопа со сверхвысоким разрешением, позволяющего сделать тень достаточно темной, чтобы ее можно было увидеть. Удерживание атома в неподвижном состоянии достаточно долгое время с целью получения его фотографии, хотя и удивительно само по себе, не является новой технологией. Атом изолируется в камере и удерживается электрическими силами.

Профессор Кильпински и его коллеги поймали в ловушку единичные атомные ионы иттербия и подвергли их воздействию света определенной частоты. В результате на детекторе появилась атомная тень, и цифровая камера смогла сделать ее фотографию. Процесс осуществлялся с высочайшей точностью. «Если изменить частоту направленного на атом света хотя бы на одну миллиардную часть, увидеть изображение будет невозможно», — говорит профессор Кильпински.

По словам другого участника эксперимента, доктора Эрика Стрида, полученные результаты могут иметь далеко идущие последствия. «Подобные эксперименты помогают укрепить наше понимание атомарной физики и могут быть полезными для квантовых вычислений», – сказал ученый. Это достижение принесет пользу и в области биомикроскопии. «Поскольку мы способны предсказать, насколько темным должен быть отдельный атом и сколько света он должен поглощать, образуя тень, то можем определить, достиг ли микроскоп максимального контраста, допускаемого физикой», — говорит Стрид. – «Это важно при изучении очень малых и хрупких биологических образцов, таких как нити ДНК, которые повреждаются под воздействием большого количества ультрафиолета или рентгеновских лучей».