Genom exakt strukturell kontroll, A*STAR-forskare har kodat en enda pixel med två distinkta färger och har använt denna förmåga för att generera en tredimensionell stereoskopisk bild.

Att ta reda på hur man kan inkludera två typer av information i samma område var en lockande utmaning för Xiao Ming Goh, Joel Yang och deras kollegor vid A*STAR Institute of Materials Research and Engineering. De visste att en sådan förmåga kunde hjälpa en rad applikationer, inklusive ultrahögupplösta tredimensionella färgskärmar och toppmoderna åtgärder mot förfalskning. Så de började designa en nanostrukturarkitektur som kunde ge mer "bang for the buck".

Efter att tidigare ha använt plasmoniska material för att generera färgutskrifter vid den optiska diffraktionsgränsen genom att noggrant variera nanostrukturens storlek och avstånd, Yang trodde att polarisering skulle vara en lovande riktning att följa. "Vi bestämde oss för att utöka vår forskning till utskrifter som skulle visa olika bilder beroende på polariseringen av det infallande ljuset, " han förklarar.

Den största utmaningen att övervinna var blandningen av färger mellan polarisationer, ett fenomen som kallas cross-talk. Goh och Yang testade två nanostrukturer av aluminium som pixelmatriser:ellipser och två kvadrater åtskilda av ett mycket litet utrymme (känd som kopplade nanokvadratdimerer).

Varje pixlarrangemang hade sina egna för- och nackdelar. Medan ellipserna erbjöd ett bredare färgområde och var lättare att mönstra än de nanosquare dimererna, de uppvisade också en något högre överhörning. I kontrast, de kopplade nanokvadratdimererna hade lägre överhörning men led av ett mycket snävt färgområde.

På grund av deras lägre överhörning, de kopplade nanokvadratdimererna ansågs vara bättre kandidater för att koda två överlagrade bilder på samma område som kunde ses genom att använda olika infallande polarisationer.

Medan de kopplade nanokvadratdimerernas färgpalett kunde utökas genom att variera bredden och avståndet mellan intilliggande rutor i varje nanokvadratdimer, ellipserna var bättre för att demonstrera det breda färgomfånget som kan uppnås.

Vidare, forskarna använde dessa pixelmatriser för att generera en tredimensionell stereoskopisk bild. De uppnådde detta genom att använda ellipser som pixelelement, försiktigt förskjuta bilderna och välja bakgrundsfärger som minimerar överhörning.

"Att kunna skriva ut två bilder på samma område och, ytterligare, generering av en tredimensionell stereoskopisk bild öppnar många nya möjligheter för tillämpningar, " anmärker Goh.

Men möjligheterna slutar inte där. Komplexa nanostrukturer, inklusive cirkulärt asymmetriska former, erbjuda många fler alternativ. "Genom att använda ytterligare cirkulära polarisationer, vi skulle kunna koda flera bilder – det vill säga inte bara två, men tre eller fler bilder i ett enda område, " förklarar Goh.