
Физики из Испании и Великобритании разработали методику заключения света в резонатор объемом всего в 1 кубический нанометр. Это
помогло ученым изучить колебания отдельных связей в одиночной молекуле: резонатор
усилил взаимодействия между колебаниями атомов и светом в миллион раз. По
словам авторов, метод может стать основой для квантовой нелинейной оптики,
работающей на молекулярном масштабе. Исследование опубликовано в
журнале Science.
Атомы в любых молекулах совершают колебания — в небольших
пределах удлиняют и укорачивают химическую связь между собой, меняют  углы в молекулярной структуре. Заметить такие
колебания можно с помощью инфракрасного излучения. Энергия
инфракрасных фотонов сопоставима с энергией, требуемой для колебательных
переходов в молекуле. Это приводит к поглощению квантов света — точное значение
их энергии позволяет определить характеристики колебаний атомов. Сейчас на
основе этого эффекта основаны методы исследования веществ с неизвестным
строением — например, инфракрасная спектроскопия. 
Как правило, в таких экспериментах используются
макроскопические образцы. Но взаимодействие между веществом и излучением можно
усилить, поместив вещество в оптический резонатор, свет в котором многократно
отражается. С помощью благородных металлов (золота и других) физики уже научились
создавать резонаторы с объемом всего в 30 кубических нанометров — этого
достаточно для спектроскопии одиночных молекул. Такие размеры уже во много раз
меньше, чем длина волны инфракрасного излучения. Долгое время считалось, что разрешение
оптических резонаторов не может перешагнуть через порог в 10 нанометров, но уже
появились
исследования, в которых с помощью острой иглы физики читают последовательность
оснований в РНК. 
Авторы новой работы сделали следующий шаг в миниатюризации
спектроскопии, создав оптические резонаторы объемом всего в один кубический
нанометр, способные воздействовать на колебания отдельных химических связей в
молекуле. Физики изучали оптические свойства золотой пластинки, на которой
находился монослой органических молекул. На поверхности монослоя авторы
поместили золотые наночастицы, после чего изучали рамановское рассеяние излучения на системе. Оказалось, что время от времени картина рамановского спектра менялась — в ней появлялись и исчезали новые пики. 
