Missouri S &T-forskare demonstrerar ett nytt koncept för att rekonstruera holografiska bilder med hjälp av ett enda tvådimensionellt materialskikt med tjockleken mindre än en nanometer. Deras arbete kan leda till skapandet av smarta klockor med holografiska displayer, tryckta säkerhetskryptogram på sedlar och kreditkort, och nya möjligheter för datalagring.

Forskarna beskriver sina atomtunna olinjära optiska hologram i Nano bokstäver , en av de bästa tidskrifterna inom nanoteknikforskning, och prototypa deras enhet genom att rekonstruera flera sorters holografiska bilder med volframdisulfidmonoskikt med en tjocklek på cirka 0,7 nanometer. En nanometer är en miljarddels meter, och ett volframdisulfid -monoskikt innehåller endast ett lager volframatomer inklämt mellan två lager svavelatomer.

Tillvägagångssättet beskrivs i Nano bokstäver papper "Atomiskt tunna olinjära övergångsmetalldykalkogenidhologram, "som publicerades online i fredags, 16. augusti Det innebär användning av endast ett enda nanopatternat volfram -disulfid -monoskikt som kan styra ljusets vågfront, där de designade hologrammönstren punkteras av en nanofabrikationsprocess som kallas fokuserad jonstrålfräsning.

Experimentera med den ultrasnabba laserexcitationen på det nanopatronerade volframdisulfidmonoskiktet, forskarna demonstrerade ett olinjärt optiskt hologram med hög konverteringseffektivitet och atomtjocklek, för att producera optiska virvelstrålar och luftiga strålar samt rekonstruera komplexa holografiska bilder vid den andra harmoniska frekvensen. En luftig stråle är en vågform som verkar kurva när den rör sig.

I deras papper, forskarna i Missouri S&T publicerade rekonstruerade holografiska bilder av den kinesiska karaktären för ordet "ljus" med blå och gröna färger. De tror att denna nya typ av optiskt hologram lovar framtida applikationer, såsom säkerhetsmarkeringar på sedlar och kreditkort, optisk kommunikation, smarta klockskärmar, och datalagring.

"Vi kan styra den binära amplitudmoduleringen på noll och en genom att helt enkelt etsa ut eller behålla volfram -disulfid -monoskiktområdet, "säger Dr Xiaodong Yang, docent i maskin- och rymdteknik vid Missouri S&T. "Våra hologram har betydligt högre olinjär konverteringseffektivitet än de för närvarande befintliga plasmoniska metasurfacehologrammen av metalliska nanostrukturer."

"Dessutom, våra hologram har atomtjocklek på mindre än en nanometer, mycket tunnare än den vanliga tjockleken på tiotals nanometer för plasmoniska metasytor och flera hundra nanometer för dielektriska metasytor, "säger Dr Jie Gao, docent i maskin- och rymdteknik vid Missouri S&T och medförfattare till tidningen.