I ricercatori della Missouri University of Science and Technology stanno creando un nuovo approccio per ricostruire immagini olografiche 3-D a colori utilizzando solo uno strato di pellicola metallica su nanoscala. Questo lavoro ha un enorme potenziale per cambiare la nostra vita quotidiana dotando i nostri telefoni cellulari di display galleggianti 3D e stampando contrassegni di sicurezza 3D sulle carte di credito.

Dottor Xiaodong Yang, un assistente professore in ingegneria meccanica e aerospaziale presso Missouri S&T, e il dottor Jie Gao, un assistente professore di ingegneria meccanica e aerospaziale presso Missouri S&T, descrivono i loro ologrammi ultrasottili a colori in "ACS Nano". E illustrano il loro approccio riproducendo diverse immagini olografiche a colori con pellicole sottili di alluminio su scala nanometrica. Un nanometro è un miliardesimo di metro, e alcuni nanomateriali hanno dimensioni di pochi atomi.

Il metodo descritto nel ACS Nano L'articolo "Full-Color Plasmonic Metasurface Holograms" prevede l'uso di pellicole metalliche ultrasottili su scala nanometrica con metasuperfici in grado di manipolare il fronte d'onda della luce. L'ologramma della metasuperficie dei ricercatori è un film di alluminio spesso 35 nanometri perforato con minuscoli fori rettangolari di 160 nanometri per 80 nanometri con diversi angoli di orientamento creati da un processo di microfabbricazione noto come fresatura del fascio ionico focalizzato.

Sperimentando con l'interazione del rosso, luce laser verde e blu su strutture metasuperficiali, i ricercatori hanno dimostrato "immagini olografiche pulite e vivide a colori con alta risoluzione e basso rumore". I tre colori primari:rosso, verde e blu - sono stati prodotti, e i colori secondari del ciano, magenta, furono prodotti anche il giallo e il bianco. Per illustrare le loro immagini olografiche ricostruite, hanno fatto lettere "CMYW", una mela e un cubo di Rubik. Credono che l'ologramma della metasuperficie sia promettente per applicazioni future, come il contrassegno di sicurezza della carta di credito, imaging biomedico, Display mobili 3D e archiviazione di grandi quantità di dati.

"Regolando l'angolo di orientamento delle fenditure su scala nanometrica, siamo in grado di sintonizzare completamente il ritardo di fase attraverso la fessura per realizzare la modulazione di fase all'interno dell'intera gamma di colori visibili, " dice Yang. "Inoltre, la modulazione di ampiezza si ottiene semplicemente includendo o non includendo la fenditura. I nostri ologrammi contengono modulazioni sia di ampiezza che di fase su scala nanometrica in modo da poter ricostruire immagini olografiche ad alta risoluzione e a basso rumore".

I ricercatori hanno creato l'ologramma della metasuperficie praticando minuscole fessure rettangolari con vari angoli di orientamento attraverso il sottile strato di alluminio. Al microscopio elettronico a scansione, l'ologramma sembra un motivo ad ago.

"Diverso dagli ologrammi della metasuperficie attualmente esistenti che sono principalmente progettati per colori limitati, il nostro metodo multiplexato in lunghezza d'onda, codificando ulteriori sfasamenti negli ologrammi e introducendo l'illuminazione ad angolo di incidenza inclinato della luce laser, consente di ricostruire con successo quasi tutti i colori visibili, "dice Gao, coautore del paper.