"Hjälp mig, Obi wan kenobi. Du är mitt enda hopp." För många av dem runt omkring vid lanseringen av Star Wars 1977, den scenen var en första introduktion till hologram - en verklig teknik som hade funnits i ungefär 15 år.

Så varför är inte hologram eller relaterade optiska enheter en del av vår vardag ännu? Teknikerna kan skapas genom att använda magnetfält för att ändra ljusets väg, men materialen som kan göra det är dyra, spröd och ogenomskinlig. Vissa fungerar bara i temperaturer så kalla som rymdens vakuum.

Nu, forskare från University of Michigan och Federal University of Sao Carlos i Brasilien har visat att billiga nanopartiklar i en gel kan ersätta traditionella material till en drastiskt reducerad kostnad. Och deras tillvägagångssätt fungerar vid rumstemperatur.

Det öppnar upp en värld av möjligheter för användning av magnetfält för att modulera ljus, med applikationer i autonoma fordonssensorer, kommunikation i rymden och optiska trådlösa nätverk.

Hittills, dyra sällsynta jordartsmetaller som europium, cerium och yttrium har använts för att visa hur vägen, hastighet och intensitet hos optik, eller ljusbaserad, signaler kan styras med magnetfält. Den här kapaciteten används redan kommersiellt i höghastighets fiberoptiska internetkablar. Men elementens kostnad och temperaturbehov har hindrat tekniken från att användas i större utsträckning.

En kostnadseffektiv, rumstemperaturlösning för magnetisk kontroll av vridet ljus kan möjliggöra massmarknadsföring av 3D-skärmar, holografiska projektorer och en ny generation av ljusdetektion och avstånd (LIDAR). LIDAR är en av de viktigaste teknologierna som ger "syn" till autonoma fordon.

"Många företag och labb utvecklade spännande prototyper med hjälp av magneto-optisk teknologi, sade Nicholas Kotov, U-M:s Florence V. Cejka professor i kemiteknik, som ledde projektet. "Men deras tekniska acceptans har hittills varit begränsad på grund av de grundläggande materialproblemen med magnetoptik för sällsynta jordartsmetaller. Det har varit som att försöka lösa Rubiks kub-pusslet. Du får en egendom men förlorar de andra."

I en studie publicerad i Vetenskap , forskarna visar att de kunde använda nanopartiklar baserade på billig koboltoxid - en vitfärgad, magnetisk halvledare – för att kontrollera vridet ljus väl med hjälp av magnetfält. Tricket, forskarna fann, var att vrida själva nanopartiklarna genom att belägga dem med aminosyror. Vridningen kan vara antingen höger- eller vänsterhänt – en egenskap som kallas kiralitet.

Nanopartiklarnas kiralitet producerade en ökad känslighet för magnetism och stärkte också interaktioner med vridet ljus - mer formellt kallat "cirkulärt polariserat ljus." Forskarna visade att genom att suspendera nanopartiklarna i en transparent, elastisk, rumstemperatur gel, de kan ändra intensiteten av cirkulärt polariserat ljus genom att applicera ett magnetfält.

"Detta öppnar vägen till den breda spridningen av magneto-optiska enheter med spännande möjligheter som dyker upp i 3D-skärmar och realtidsholografi - allt med cirkulärt polariserat ljus, sade Kotov, som också är professor i materialvetenskap och teknik. "Vidare, den lilla storleken på nanopartiklarna gör det möjligt att använda dem i datorteknik och storskalig tillverkning av magneto-optiska kompositer."