La luz dirigida a una aguja metálica normalmente se dispersa, y solo una pequeña parte se concentra en la punta. Para confinarla en un punto del tamaño de unos pocos átomos, la óptica del microscopio se vuelve cara y voluminosa, y la distancia a la muestra, diminuta. En el nuevo trabajo se propone una punta que enfoca la luz por sí misma en el extremo, como un embudo que recoge el agua de lluvia en un cuello estrecho.
La clave está en la forma de la punta. Es una pequeña pirámide con una plataforma plana en la cima, cuyas dimensiones están ajustadas para que la luz que viaja por la superficie del metal se refleje en los bordes y se acumule en resonancia. Así como la cuerda de una guitarra suena más fuerte a cierta longitud, aquí la luz se amplifica con la combinación exacta de la longitud de la pirámide y el ancho de la plataforma. Los autores calcularon estos parámetros y mostraron que la amplificación ocurre periódicamente, como los pisos en los que el sonido resuena con más fuerza.
La prueba con grafeno —una capa de carbono de un átomo de espesor— confirmó que incluso con un objetivo simple (apertura numérica 0.75), la punta produce un punto de luz brillante en el extremo. Esto significa que el dispositivo puede alejarse de la muestra y trabajar en condiciones de espacio reducido: en chips microfluídicos, bajo una capa de agua o dentro de materiales porosos.
Esta sonda abre el camino a espectrómetros Raman compactos que podrían usarse directamente en la producción o en el campo. En lugar de una instalación voluminosa, una pequeña cabeza con una aguja que ve la composición de la superficie a nanoescala.
La amplificación de la luz en la punta de la aguja puede ser tan intensa que permite ver la señal de una sola molécula, como si un susurro se oyera en un estadio.