Prezentacja pierwszego rozciągliwego wyświetlacza holograficznego

Jednym z wielkich postępów w materiałoznawstwie w ostatnich latach był rozwój metamateriałów i metapowierzchni o właściwościach optycznych niespotykanych w przyrodzie. Materiały te zawierają powtarzające się elementy, które oddziałują z falami elektromagnetycznymi, odbijając, zaginając i zniekształcając światło.

W ten sposób naukowcy zbudowali materiały o ujemnym współczynniku załamania, soczewki o super rozdzielczości, a nawet peleryny niewidki. Te same triki są możliwe również w przypadku powierzchni odbijających światło. Naukowcy stworzyli metapowierzchnie, które działają jak płaskie soczewki, generatory wiązek wirowych, a nawet generowane komputerowo hologramy.

Rodzi to interesujące pytanie — jak daleko naukowcy zajmujący się materiałami mogą posunąć się z tą technologią?

Dziś dowiadujemy się dzięki pracy Stephanie Malek i kumpli z University of Pennsylvania w Filadelfii. Wydrukowali hologram na metapowierzchni i pokazali, jak zmienia się wraz z rozciąganiem folii. Praca wskazuje drogę w kierunku nowego rodzaju wyświetlacza, który przełącza wyświetlane informacje w miarę rozciągania.

Metapowierzchnie są teoretycznie proste. Chodzi o to, że szereg maleńkich prętów przewodzących może wpływać na sposób odbijania się od nich światła. Zmieniając przestrzennie orientację prętów, możliwe jest tworzenie wzorów w odbitym świetle. Stamtąd jest to proste obliczenie komputerowe, aby ustalić, jak ułożyć pręty przewodzące, aby utworzyć hologram.

Pierwszym zadaniem jest stworzenie szeregu złotych nanoprętów i osadzenie ich w elastycznej folii, w tym przypadku rodzaju polimeru przypominającego soczewkę kontaktową zwanego PDMA. Malek i spółka robią to, pokrywając wafel krzemowy plastikiem, a następnie za pomocą fotolitografii wyrzeźbić pożądany wzór.

Następnie pokrywają pozostały plastik złotem, a następnie wylewają PDMA na powierzchnię, aby utworzył warstwę, która zakrywa złote pręty i wypełnia luki pomiędzy nimi.

W końcu zespół odkleja tę warstwę PDMA, zabierając ze sobą złote nanopręty. Rezultatem jest cienka warstwa PDMA zawierająca złote nanopręty we wzorze, który tworzy pożądany hologram.

Malek i spółka idą trochę dalej, tworząc hologram zawierający dwa lub więcej obrazów, które pojawiają się w różnych odległościach od powierzchni. Następnie pokazują, że rozciąganie warstwy zmienia odległość między nanopręcikami, powiększając hologramy i zmieniając ich odległość od folii.

To daje ciekawy efekt. Każdy, kto ogląda hologram z określonej odległości, widzi, że pierwszy hologram przechodzi w drugi, a następnie z powrotem, gdy folia jest rozciągana i rozluźniana. Po rozciągnięciu urządzenia te mogą przełączać wyświetlany obraz holograficzny między wieloma różnymi obrazami, powiedzmy Malek i spółka.

Zespół przetestował ten pomysł za pomocą szeregu hologramów, które wyświetlają jedynkę, po której następuje dwa, okrąg, po którym następuje kwadrat, po którym następuje trójkąt i tak dalej.

A to sugeruje, że ta technologia może zostać wykorzystana do zupełnie nowego rodzaju wyświetlacza. Rozciągliwe hologramy metapowierzchni mogą okazać się przydatne w zastosowaniach takich jak rzeczywistość wirtualna, płaskie wyświetlacze i komunikacja optyczna, mówią Malek i spółka, którzy już zademonstrowali rozciągliwą metapowierzchnię, która działa jak obiektyw zmiennoogniskowy, zwiększając powiększenie o 1,7 raza w miarę rozciągania.

Wygląda na to, że metapowierzchnie w końcu zbliżają się do komercyjnego świata. Będziemy ciekawi, jak ta i inne zmiany pojawią się na rynku.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1702.03810 : Odkształcanie multipleksowanych hologramów metapowierzchniowych na rozciągliwym podłożu

ukryć