Virtual & Really.Ru - Реально о Виртуальном

Виртуальная реальность и 3D Стерео Технологии

Вы здесь: Новости VR и 3D Устройства Создан самый тонкий в мире голографический материал

Создан самый тонкий в мире голографический материал

Печать PDF

Ученые разработали метод создания тончайших пленок для голограмм на основе топологического изолятора. В будущем это позволит внедрить в экраны смартфонов, компьютеров и телевизоры.

Изображение: KristianDESIGN / Pixabay

Изображение: KristianDESIGN / Pixabay

Голограмма — это трехмерное изображение, создаваемое с помощью лазера. Голограмма является записью интерференционной картины, которая возникает, когда складывают две волны: одна из них идет непосредственно от источника (опорная волна), а другая отражается от объекта записи (объектная волна). Важно, чтобы длины волн объектного и опорного лучей с максимальной точностью совпадали друг с другом и разность их фаз (сдвиг одной волны относительно другой) не менялась в течение всего времени записи.

Обычные голограммы изменяют фазу света на основе замедления распространения волн в трехмерных материалах. Для этого толщина голографического материала должна быть примерно равна оптической длине волны. Но такие «толстые» материалы трудно было внедрить в портативные устройства вроде современных смартфонов или наручных умных часов. Длина волны лазера для голографии находится в диапазоне около 600 нм. Расчеты показывают, что толщина слоя традиционного (например, ниобат лития) материала для голографии должна быть в районе 2 мкм.

Но команде исследователей из Австралии удалось преодолеть это ограничение, использовав материал из класса топологических изоляторов.

а — оригинальная картинка динозавра Индоминуса Рекса из фильма «Мир Юрского периода». b, с — паттерны голограммы, нанесенной на пленку, снятые на сканирующий электронный микроскоп. d—f — голографические изображения, сделанные с помощью лазера с разной длиной волны. Изображение: Zengji Yue et al. / Nature Communications

Топологические изоляторы — это квантовые материалы, то есть их свойства проявляются на наноуровне (в отличие от наноматериалов — содержащих наночастицы). Особенность его в том, что он имеет низкий показатель преломления на его поверхности, но сверхвысокий показатель преломления внутри слоя. В данном случае материал представляет собой пленку толщиной 25 нанометров из теллурида сурьмы на кремниевой пластине. За счет разницы коэффициентов преломления на поверхности и в глубине световая волна в слое теллурида сурьмы преломляется много раз — достигается необходимая разность фаз и возникает эффект 3D-голограммы. В обычном материале многократного преломления не происходит, если его толщина меньше длины волны, — она просто проходит его насквозь.

При эксперименте исследователи получили квадратную голограмму длиной три миллиметра, но утверждают, что изображение может быть увеличено. Также они сообщают, что относительно простая схема получения голограмм позволит использовать изобретение для массового производства.

Голограммы можно будет использовать как в смартфонах и планшетах для обработки изображений, так и для защиты кредитных карт и денежных купюр от подделок.

Ранее проводились эксперименты по изготовление ультратонких материалов для голограмм, но они требовали дорогостоящего оборудования (как при ионно-лучевой литографии) и значительных временных затрат на производство, поэтому не смогли получить распространения.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

 

Самая тонкая в мире голограмма может стать основой трехмерных дисплеев для смартфонов и компьютеров

 

trehmerniy-displey

Уровень развития современных голографических технологий еще очень далек от “чудес”, демонстрируемых нам в различных научно-фантастических фильмах.

Но сомневаться в скором или не очень скором появлении реальных голографических технологий совершенно не приходится. Момент появления этих технологий стал еще на один шаг ближе, благодаря работе исследователей из института RMIT, Австралия, и пекинского Технологического института, которые создали самый тонкий голографический дисплей на сегодняшний день, закодировав трехмерное изображение в слое гибкого и прозрачного материала, толщиной всего в 25 нанометров.

Традиционные голограммы создаются при помощи лазеров, свет которых изменяет структуру чувствительного материала таким образом, что отдельные его участки отражают свет, изменяя фазу строго заданным образом. Отраженные лучи света взаимодействуют друг с другом и создаваемая интерференционная картина воспроизводит закодированное трехмерное изображение. При обычном подходе для этого требуется, чтобы отражающий материал имел достаточную толщину, исчисляющуюся миллиметрами, но использование для этого специального материала, называемого топологическим изолятором, позволило сократить толщину слоя носителя голографического изображения на несколько порядков величины.

“Мы создали новый тип материала, тонкопленочный топологический изолятор. Это означает, что поверхность материала является токопроводящей, т.е. ведет себя как металл, а внутренняя часть пленки является электрическим изолятором” – рассказывает Мин Гу (Min Gu), ведущий исследователь, – “Лазерный свет, направленный на этот материал, изменяет его свойства. При этом, глубина изменений зависит от интенсивности света. И при помощи такого метода мы получили возможность кодирования голографического изображения в самой тонкой пленке материала на сегодняшний день”.

Мало того, что тонкая пленка “голографического материала” может быть без особых проблем нанесена на поверхность обычных дисплеев, ее толщина позволяет создавать голографические пиксели очень малой величины. В настоящее время размер таких пикселей на опытном образце голографического “дисплея” составляет 100 нанометров и это, в свою очередь, позволяет голограмме иметь более широкий угол обзора.

В будущем исследователи собираются уменьшить размеры голографических пикселей ниже барьера в 100 нанометров. Это позволит закодировать в тонкой пленке материала большее количество информации и, значит, получить более высококачественное трехмерное изображение с еще более широким углом обзора.

“А в наших более дальних планах стоит разработка твердого тонкопленочного покрытия, которое может быть нанесено на поверхность жидкокристаллического дисплея. И такое покрытие, при участии в этом деле специализированного программного обеспечения, позволит превратить обычный двухмерный дисплей в трехмерный голографический” – рассказывает Мин Гу, – “Помимо этого, мы планируем создать гибкие и эластичные голографические покрытия, которые можно будет укладывать на поверхность любой формы сложности, превращая эту поверхность в трехмерный дисплей”.


источник: http://www.novostiit.net/ 

AddThis Social Bookmark Button