Lange Zeit ging man davon aus, dass ein Lichtfleck nicht kleiner werden könne als das von der Wellenlänge abhängige Beugungslimit. Doch spezielle Mikroskopietechniken überwanden schließlich in den 1990er Jahren dieses Limit, und inzwischen lässt sich Licht mit Hilfe von Nanostrukturen auf Bereiche mit Durchmessern von Hundertsteln und Tausendsteln der Lichtwellenlänge eingrenzen. Nun hat ein Team um Limin Tong von der Zhejiang University in China einen nur 0,3 Nanometer schmalen Lichtfleck erzeugt – das ist etwas mehr als der Durchmesser eines einzelnen Wassermoleküls und weniger als ein Zehntausendstel der Wellenlänge des verwendeten Lichts. Damit haben sie den bisherigen Rekord um mehr als das Zehnfache unterboten.

Wie die Arbeitsgruppe in der Fachzeitschrift »Advanced Photonics« berichtet, ist das Licht zwischen zwei Nanodrähten gefangen. Die Drähte bestehen aus Einkristallen des Halbleiters Cadmiumselenid, haben einen sechseckigen Querschnitt und sind atomar glatt. Das heißt, die Oberfläche besteht aus vollkommen regelmäßigen Lagen des Atomgitters. Dadurch können sie trotz ihres Durchmessers von 140 Nanometern so präzise nebeneinanderliegen, dass zwischen ihnen ein Spalt von nur einem Nanometer Breite entsteht. Der extrem kleine Lichtfleck in diesem Spalt entsteht, weil die beiden Nanodrähte ähnlich wie Glasfasern wirken: Sie leiten Laserlicht in ihrem Inneren weiter. Die elektrischen und magnetischen Felder des Lichts bilden dabei verschiedene Schwingungsmodi aus und weil die Drähte so nah beieinander sind, wechselwirken diese verschiedenen Wellenformen miteinander und bilden gemeinsame Zustände.

Dennoch verhalten sich die Drähte fast wie gewöhnliche Wellenleiter und der größte Teil des Lichts wandert ganz normal durch sie hindurch. Doch eine der Schwingungsmodi, TE₀ genannt, erzeugt ein Lichtfeld nicht in den Drähten, sondern im Raum zwischen ihnen. Durch den extrem geringen Abstand zwischen den Drähten ist dieser entstehende Lichtfleck nicht nur sehr klein, sondern auch sehr intensiv, wenn er am Ende der beiden Drähte austritt. Das Lichtfeld sei so stark begrenzt, dass es gezielt mit einzelnen Atomen oder chemischen Bindungen interagieren könne, schreibt die Arbeitsgruppe. Die Technik könne sowohl in der Grundlagenforschung als auch bei der Entwicklung hochauflösender oder extrem empfindlicher Analyseverfahren zum Einsatz kommen.