(Phys.org) - Genom att designa nanopixlar som kodar för två uppsättningar information - eller färger av ljus - inom samma pixel, forskare har utvecklat en ny metod för att göra 3D-färgutskrifter. Varje pixel kan uppvisa en av två färger beroende på polariseringen av ljuset som används för att belysa den. Så genom att titta på pixlarna under ljus av båda polarisationerna, två separata bilder kan ses. Om de två bilderna väljs för att vara något förskjutna vyer av samma scen, Att titta på båda samtidigt resulterar i djupuppfattning och intryck av en stereoskopisk 3D-bild.

Forskarna, ledd av professor Joel K.W. Yang, på A*STAR (The Agency for Science, teknologi och forskning) i Singapore, National University of Singapore, och Singapore University of Technology and Design, har publicerat en artikel om den nya tekniken för att realisera 3D fullfärgsstereoskopiska utskrifter i ett färskt nummer av Naturkommunikation .

"Vi har skapat de kanske minsta stereoskopiska bilderna någonsin med hjälp av pixlar bildade från plasmoniska nanostrukturer, " berättade Yang Phys.org . "Sådana stereoskopiska bilder kräver inte att tittaren tar på sig speciella glasögon, men istället, djupuppfattningen och 3D-effekten skapas helt enkelt genom att titta på utskriften genom ett optiskt mikroskop tillsammans med polarisatorer."

Arbetet bygger på konceptet ytplasmonresonans:metallnanostrukturer kan sprida olika våglängder (färger) av ljus på grund av att de små nanostrukturerna i sig resonerar vid olika våglängder. Om en nanostruktur är cirkulär, dess resonans är polarisationsoberoende eftersom cirkelns diameter är densamma från alla håll. Dock, om en nanostruktur är biaxiell (som en ellips eller rektangel), dess resonans kommer att bero på polariseringen av det infallande ljuset. Genom att skräddarsy de exakta måtten på de biaxiala nanopixlarna, forskare kan generera olika färger under olika polarisationer.

Utifrån dessa idéer, forskarna i den aktuella studien har visat att polarisationskänsliga nanopixlar som kodar för två uppsättningar information kan användas för att producera 3D-stereoskopiska mikroavtryck. Att göra detta, forskarna skapade nanopixlar av små bitar av aluminium med ett hundratal nanometer i diameter. Forskarna experimenterade med nanopixlar i två olika former:elliptiska och kopplade nanokvadratdimerer (ett par kvadrater åtskilda av ett mycket litet gap).

Eftersom dessa former är biaxiella, de uppvisar plasmoniska resonanser vid olika våglängder för varje axel, med färgerna bestäms nästan helt av dimensionen på axeln parallell med polarisationsriktningen. Till exempel, en 130-nm x 190-nm elliptisk pixel visas grönt under y -polariserat ljus och lila under x -polariserat ljus. Jämför de två pixelformerna, forskarna fann att de elliptiska pixlarna har ett bredare utbud av polarisationsberoende färger, medan nanokvadratdimerpixlarna har lägre nivåer av överhörning, minimera oönskad blandning av färger.

För att demonstrera hur dessa nanopixlar kan möjliggöra högupplösta 3D-färgmikroavtryck, forskarna designade en stereoskopisk bild som innehåller stjärnor på ett 2D-ark genom att lägga två lätt förskjutna vyer av samma bild på samma område. Sedan lade de till en x - och y -polarisator till okularen i ett mikroskop. När du tittar på mikrotrycket genom detta stereomikroskop avslöjas en annan bild för varje polarisering, och de kombinerade bilderna visas som en 3D-bild.

Förutom 3D-utskrifter, de polarisationskänsliga nanopixlarna kan ha flera andra tillämpningar.

"Man kan föreställa sig tillämpningen av dessa utskrifter på högdensitets optisk informationskodning eller holografi, "Sa Yang." 3D -säkerhetselement som är svåra att replikera, och som erbjuder olika nivåer av autentisering, kan också genereras för teknik mot förfalskning och förfalskning. "

Forskarna noterar också att det är möjligt att göra pixlar som inte bara kan koda två, men tre eller fler bilder i en enda pixel. Till exempel, nanostrukturer som har cirkulärt asymmetriska former kan ha mer än två polarisationsberoende resonanser på grund av den ytterligare cirkulärt polariserade dimensionen. Forskarna planerar också att ta steg mot kommersialisering.

"Går vidare, det finns ett stort intresse för att utveckla tekniker för att skapa sådana utskrifter med betydligt lägre kostnad och högre genomströmning, båda är absolut nödvändiga för att denna teknik ska kunna implementeras på industriell nivå, " sa Yang.

© 2014 Phys.org