I ricercatori del Missouri S&T stanno dimostrando un nuovo concetto per ricostruire le immagini olografiche utilizzando un singolo monostrato di materiale bidimensionale con uno spessore inferiore a un nanometro. Il loro lavoro potrebbe portare alla creazione di orologi intelligenti con display olografici, crittogrammi di sicurezza stampati su banconote e carte di credito, e nuove possibilità per l'archiviazione dei dati.

I ricercatori descrivono i loro ologrammi ottici non lineari atomicamente sottili in Nano lettere , una delle migliori riviste nella ricerca sulle nanotecnologie, e prototipare il loro dispositivo ricostruendo diversi tipi di immagini olografiche con monostrati di disolfuro di tungsteno dello spessore di circa 0,7 nanometri. Un nanometro è un miliardesimo di metro, e un monostrato di disolfuro di tungsteno contiene solo uno strato di atomi di tungsteno racchiusi tra due strati di atomi di zolfo.

L'approccio è descritto nel Nano lettere carta "Ologrammi dicalcogenuri di metalli di transizione non lineari atomicamente sottili, " che è stato pubblicato online venerdì, 16 agosto. Implica l'uso di un solo monostrato di disolfuro di tungsteno nanomodellato che è in grado di controllare il fronte d'onda della luce, dove i modelli di ologrammi progettati vengono perforati da un processo di nanofabbricazione noto come fresatura a fascio ionico focalizzato.

Sperimentando con l'eccitazione laser ultraveloce sul monostrato di disolfuro di tungsteno nanomodellato, i ricercatori hanno dimostrato un ologramma ottico non lineare con elevata efficienza di conversione e spessore atomico, per la produzione di fasci di vortici ottici e fasci di Airy, nonché per la ricostruzione di immagini olografiche complesse alla seconda frequenza armonica. Un raggio di Airy è una forma d'onda che sembra curvare mentre si muove.

Nella loro carta, i ricercatori del Missouri S&T hanno pubblicato immagini olografiche ricostruite del carattere cinese per la parola "luce" con i colori blu e verde. Credono che questo nuovo tipo di ologramma ottico sia promettente per applicazioni future, come contrassegni di sicurezza su banconote e carte di credito, comunicazioni ottiche, display per orologi intelligenti, e archiviazione dei dati.

"Siamo in grado di controllare la modulazione di ampiezza binaria di zero e uno semplicemente incidendo o mantenendo l'area del monostrato di disolfuro di tungsteno, "dice il dottor Xiaodong Yang, professore associato di ingegneria meccanica e aerospaziale presso Missouri S&T. "I nostri ologrammi possiedono un'efficienza di conversione non lineare significativamente più elevata rispetto agli ologrammi metasuperficiali plasmonici attualmente esistenti realizzati con nanostrutture metalliche".

"Inoltre, i nostri ologrammi hanno uno spessore atomico inferiore a un nanometro, molto più sottile del solito spessore di decine di nanometri per metasuperfici plasmoniche e diverse centinaia di nanometri per metasuperfici dielettriche, "dice il dottor Jie Gao, professore associato di ingegneria meccanica e aerospaziale presso Missouri S&T e coautore del documento.