De flesta bilder som tas med en kameralins är platta och tvådimensionella. Alltmer, 3D-bildtekniker tillhandahåller det avgörande sammanhanget av djup för vetenskapliga och medicinska tillämpningar. 4D-bilder, som lägger till information om ljuspolarisering, kan öppna ännu fler möjligheter, men vanligtvis är utrustningen skrymmande, dyrt och komplicerat. Nu, forskare som rapporterar in ACS Nano har utvecklat självmonterande mikrolinser med flytande kristaller som kan avslöja 4D-information i en ögonblicksbild.

Polariserat ljus innehåller vågor som böljar i ett enda plan, medan opolariserat ljus, som den från solen, innehåller vågor som rör sig åt alla håll. Ljus kan bli polariserat genom att reflekteras från föremål, och upptäcka denna typ av ljus kan avslöja dold information. Till exempel, cancerceller kan reflektera polariserat ljus annorlunda än friska vävnader. Wei Hu, Yan-Qing Lu och kollegor ville utveckla en bärbar, billig och lättanvänd mikrolins för att samtidigt skaffa 3D-rymd- och polarisationsinformation, därigenom producera 4-D-bilder.

För att göra sina mikrolinser, forskarna använde flytande kristaller, material som finns i de flesta elektroniska bildskärmar. Med en självmonteringsprocess, de mönstrade uppsättningar av mikrolinser med flytande kristaller till koncentriska cirklar. Forskarna använde ett polariserat optiskt mikroskop för att avbilda objekt, till exempel ett kors eller bokstaven "E, " under olika riktningar av linjärt polariserat ljus. Mikrolinser i arrayen avbildade objektet annorlunda, beroende på deras avstånd från objektet (djup) och riktningen för polariserat ljus, producera 4D-information. Även om upplösningen behöver förbättras, tekniken skulle en dag kunna användas i applikationer som medicinsk bildbehandling, kommunikation, skärmar, informationskryptering och fjärranalys, säger forskarna.