Første strækbare holografiske skærm afsløret

Et af de store fremskridt inden for materialevidenskab i de senere år har været udviklingen af ​​metamaterialer og metaoverflader med optiske egenskaber, som ikke findes i naturen. Disse materialer indeholder gentagne elementer, der interagerer med elektromagnetiske bølger for at reflektere, bøje og forvrænge lys.

På denne måde har forskere bygget materialer med negativt brydningsindeks, superopløsningslinser og endda usynlighedskapper. Den samme slags tricks er også mulige med reflekterende overflader. Forskere har lavet metaoverflader, der fungerer som flade linser, hvirvelstrålegeneratorer og endda som computergenererede hologrammer.

Og det rejser et interessant spørgsmål - hvor meget længere kan materialeforskere tage denne teknologi?



I dag finder vi ud af det takket være Stephanie Maleks og venners arbejde ved University of Pennsylvania i Philadelphia. De har printet et hologram på en metasflade og vist, hvordan den ændrer sig, når filmen strækkes. Værket peger vejen mod en ny slags display, der skifter den information, den viser, mens den strækker sig.

Metasurfaces er enkle i teorien. Tanken er, at en række små ledende stænger kan påvirke den måde, lyset reflekteres fra dem. Ved rumligt at variere stavenes orientering er det muligt at skabe mønstre i det reflekterede lys. Derfra er det en ligetil computerberegning at finde ud af, hvordan man arrangerer de ledende stænger for at skabe et hologram.

Den første opgave er at skabe en række guld nanorods og indlejre dem i en fleksibel film, i dette tilfælde en slags kontaktlinselignende polymer kaldet PDMA. Malek og co gør dette ved at dække en siliciumwafer med plast og derefter bruge fotolitografi til at udskære det ønskede mønster.

De coater derefter det resterende plastik med guld og hælder derefter PDMA på overfladen, så det danner et lag, der dækker guldstængerne og udfylder hullerne imellem.

Til sidst skræller holdet dette PDMA-lag af og tager guld nanoroderne med sig. Resultatet er et tyndt lag PDMA indeholdende guld nanorods i mønsteret, der skaber det ønskede hologram.

Malek og co går lidt længere ved at lave et hologram, der indeholder to eller flere billeder, der vises i forskellig afstand fra overfladen. De viser derefter, at strækning af laget ændrer afstanden mellem nanoroderne, forstørrer hologrammerne og ændrer deres afstand fra filmen.

Det skaber en interessant effekt. Enhver, der ser hologrammet fra en bestemt afstand, ser det første hologram forvandles til det andet og derefter tilbage igen, mens filmen strækkes og slappes af. Ved udstrækning kan disse enheder skifte det viste holografiske billede mellem flere forskellige billeder, siger Malek og co.

Holdet har testet ideen med et antal hologrammer, der viser en et efterfulgt af en to, en cirkel efterfulgt af en firkant efterfulgt af en trekant og så videre.

Og det tyder på, at teknologien kan bruges til en helt ny form for skærm. Strækbare metasurface-hologrammer kan vise sig nyttige til applikationer som virtual reality, flade skærme og optisk kommunikation, siger Malek og co, som allerede har demonstreret en strækbar metasurface, der fungerer som et zoomobjektiv, der øger forstørrelsen med 1,7 gange, når den strækkes.

Det ser ud til, at metasurfaces endelig er tæt på den kommercielle verden. Vi vil være interesserede i at se, hvordan denne og andre udviklinger ser ud på markedet.

Ref: arxiv.org/abs/1702.03810 : Strain multipleksede metasurface-hologrammer på et strækbart substrat

skjule