Forskare vid Missouri University of Science and Technology skapar ett nytt tillvägagångssätt för att rekonstruera tredimensionella holografiska bilder i full färg genom att bara använda ett lager nanoskala metallfilm. Detta arbete har en enorm potential att förändra våra dagliga liv genom att utrusta våra mobiltelefoner med 3D-flytande displayer och skriva ut 3D-säkerhetsmärkning på kreditkort.

Dr Xiaodong Yang, en biträdande professor i maskin- och rymdteknik vid Missouri S&T, och Dr Jie Gao, en biträdande professor i maskin- och rymdteknik vid Missouri S&T, beskriv deras ultratunna hologram i fullfärg i "ACS Nano". Och de illustrerar deras tillvägagångssätt genom att återge flera holografiska bilder i fullfärg med tunnfilm i aluminium i nanometer. En nanometer är en miljarddels meter, och vissa nanomaterial är bara några få atomer i storlek.

Metoden som beskrivs i ACS Nano artikel "Full-color Plasmonic Metasurface Holograms" innefattar användning av ultratunna metallfilmer i nanometer-skala med metasytor som kan manipulera ljusets vågfront. Forskarnas metasurface-hologram är en 35-nanometer tjock aluminiumfilm som punkteras med små rektangulära hål på 160 nanometer med 80 nanometer med olika orienteringsvinklar skapade av en mikrofabrikationsprocess som kallas fokuserad jonstråfräsning.

Experimentera med samspelet mellan rött, grönt och blått laserljus på metasytstrukturer, forskarna visade "rena och levande holografiska bilder i fullfärg med hög upplösning och lågt brus". De tre huvudfärgerna - röd, grönt och blått - producerades, och sekundärfärgerna av cyan, magenta, gul och vit producerades också. För att illustrera deras rekonstruerade holografiska bilder, de gjorde "CMYW" bokstäver, ett äpple och en Rubik -kub. De tror att metasurface -hologrammet lovar framtida applikationer, såsom kreditkorts säkerhetsmärkning, biomedicinsk bildbehandling, 3D-flytande bildskärmar och stor datalagring.

"Genom att justera orienteringsvinkeln för nanoskala slitsar, vi kan helt och hållet ställa in fasfördröjningen genom slitsen för att förverkliga fasmoduleringen inom hela det synliga färgintervallet, "säger Yang." Dessutom, amplitudmodulationen uppnås genom att helt enkelt inkludera eller inte inkludera slitsen. Våra hologram innehåller både amplitud- och fasmoduleringar i nanometerskala så att holografiska bilder med hög upplösning och låg brus kan rekonstrueras. "

Forskarna skapade metasurface -hologrammet genom att borra ut små rektangulära slitsar med olika orienteringsvinklar genom det tunna aluminiumskiktet. Under ett svepelektronmikroskop, hologrammet ser ut som ett nålmönster.

"Annorlunda än de för närvarande befintliga metasurthologramen som mestadels är utformade för begränsade färger, vår våglängdsmultiplexerade metod-genom att koda ytterligare fasskift i hologrammen och införa lutande infallsvinkelbelysning av laserljus-resulterar i framgångsrik rekonstruktion av nästan alla synliga färger, "säger Gao, medförfattare till tidningen.