Nell'ambito di una collaborazione internazionale con la Southern University of Science and Technology di Shenzhen (Cina), I ricercatori del London Centre for Nanotechnology presso il King's College di Londra hanno sviluppato un nuovo modo di generare immagini 3D a colori utilizzando una metasuperficie riflettente che attraversa l'intera gamma spettrale visibile. Le metasuperfici sono materiali ingegnerizzati 2-D tipicamente costituiti da elementi a lunghezza d'onda inferiore, che forniscono un controllo eccellente sulla modellatura dei fronti d'onda ottici tramite la manipolazione della polarizzazione, fase e ampiezza della luce. A differenza delle tipiche tecniche olografiche basate sulla metasuperficie, il metodo sviluppato non si basa su nanostrutture interlacciate per il multiplexing della lunghezza d'onda o sull'illuminazione fuori asse dipendente dalla lunghezza d'onda. Anziché, i ricercatori hanno utilizzato nanostrutture di alluminio identiche appositamente progettate per ottenere un'elevata efficienza della metasuperficie in tutto lo spettro visibile, compresi i tre colori RGB principali. È stata impiegata una combinazione di riflessioni speculari e diffuse per generare immagini di strutture 2-D con effetti 3-D. La vera percezione di un oggetto tridimensionale attraverso effetti di ombreggiatura è quindi assicurata da un'adeguata variazione della luminosità della luce riflessa dalla metasuperficie piana in risposta alle variazioni dell'illuminazione o dell'angolo di osservazione. In contrasto con gli ologrammi 3D, questa struttura si comporta in condizioni di illuminazione incoerente.

Come prova del concetto, un'immagine di un cubo 3-D è stata codificata sulla metasuperficie e illuminata con luce bianca. L'immagine proiettata mostra effetti di ombreggiatura che cambiano in base all'angolo di incidenza, quindi emulando il comportamento di un vero cubo 3-D.

L'autore principale dell'articolo pubblicato sulla rivista Nano lettere , La dottoressa Diane Roth ha detto:"Le metasuperfici sono estremamente versatili e hanno il potenziale per consentire progressi in molte diverse aree della scienza, introducendo nuove funzionalità o rendendo la tecnologia esistente più piccola e leggera. Il potenziale pratico del nostro design è molto interessante per una vasta gamma di applicazioni, comprese le funzionalità di sicurezza per la protezione dalla contraffazione ma anche per scopi artistici." Più in generale, le proprietà uniche delle metasuperfici diffuse potrebbero anche avere un impatto sullo sviluppo di nuove tecnologie di visualizzazione, diffusori di luce piatta e componenti ottici integrati.

I risultati di questo progetto internazionale sono stati pubblicati sulla rivista dell'American Chemical Society Nano lettere .