Första töjbara holografiska displayen presenteras

En av de stora framstegen inom materialvetenskapen de senaste åren har varit utvecklingen av metamaterial och metasytor med optiska egenskaper som inte finns i naturen. Dessa material innehåller återkommande element som interagerar med elektromagnetiska vågor för att reflektera, böja och förvränga ljus.

På detta sätt har forskare byggt material med negativt brytningsindex, superupplösta linser och till och med osynlighetskappor. Samma typ av knep är också möjliga med reflekterande ytor. Forskare har gjort metasytor som fungerar som platta linser, virvelstrålegeneratorer och till och med som datorgenererade hologram.

Och det väcker en intressant fråga - hur mycket längre kan materialforskare ta den här tekniken?

Idag får vi reda på det tack vare Stephanie Maleks och vänners arbete vid University of Pennsylvania i Philadelphia. De har skrivit ut ett hologram på en metayta och visat hur den förändras när filmen sträcks ut. Verket visar vägen mot en ny typ av display som växlar informationen den visar när den sträcker sig.

Metasytor är enkla i teorin. Tanken är att en rad små ledande stavar kan påverka hur ljus reflekteras från dem. Genom att spatialt variera stavarnas orientering är det möjligt att skapa mönster i det reflekterade ljuset. Därifrån är det en enkel datorberäkning för att räkna ut hur man ska ordna de ledande stavarna för att skapa ett hologram.

Den första uppgiften är att skapa en rad guldnanorods och bädda in dem i en flexibel film, i det här fallet en sorts kontaktlinsliknande polymer som kallas PDMA. Malek och co gör detta genom att täcka en kiselwafer med plast och sedan använda fotolitografi för att skära ut det önskade mönstret.

De belägger sedan resterande plast med guld och häller sedan PDMA på ytan så att det bildar ett lager som täcker guldstavarna och fyller mellanrummen.

Slutligen drar teamet bort det här PDMA-skiktet och tar med sig guldnanoroderna. Resultatet är ett tunt lager PDMA innehållande guld nanorods i mönstret som skapar det önskade hologrammet.

Malek och co går lite längre genom att skapa ett hologram som innehåller två eller flera bilder som dyker upp på olika avstånd från ytan. De visar sedan att sträckning av lagret förändrar avståndet mellan nanoroderna, förstorar hologrammen och ändrar deras avstånd från filmen.

Det skapar en intressant effekt. Alla som tittar på hologrammet från ett visst avstånd ser det första hologrammets förvandling till det andra och sedan tillbaka igen när filmen sträcks ut och avslappnad. Vid sträckning kan dessa enheter växla den visade holografiska bilden mellan flera distinkta bilder, säger Malek och co.

Teamet har testat idén med ett antal hologram som visar en etta följt av en tvåa, en cirkel följt av en kvadrat följt av en triangel, och så vidare.

Och det tyder på att tekniken kan användas för en helt ny typ av skärm. Sträckbara metasytor kan visa sig användbara för applikationer som virtuell verklighet, platta skärmar och optisk kommunikation, säger Malek och co, som redan har demonstrerat en töjbar metayta som fungerar som en zoomlins, vilket ökar förstoringen med 1,7 gånger när den sträcks ut.

Det ser ut som om metasytor äntligen är nära den kommersiella världen. Vi kommer att vara intresserade av att se hur denna och andra utvecklingar ser ut på marknaden.

Ref: arxiv.org/abs/1702.03810 : Spänn multiplexerade metasythologram på ett töjbart substrat

Dölj