Holografisk meddelelse kodet i simpel plastik

Der er mange måder at gemme data på – digitalt, på en harddisk eller ved hjælp af analog lagringsteknologi, for eksempel som et hologram. I de fleste tilfælde er det teknisk set ret kompliceret at lave et hologram:Højpræcisions laserteknologi bruges normalt til dette.

Men hvis målet blot er at gemme data i en fysisk genstand, så kan holografi udføres ganske let, som det nu er blevet demonstreret på TU Wien:En 3D-printer kan bruges til at fremstille et panel af almindelig plast, hvori en QR-kode kan opbevares f.eks. Beskeden læses ved hjælp af terahertz-stråler – elektromagnetisk stråling, der er usynlig for det menneskelige øje.

Forskningen er publiceret i tidsskriftet Scientific Reports .

Hologrammet som en datalagringsenhed

Et hologram er helt anderledes end et almindeligt billede. I et almindeligt billede har hver pixel en klart defineret position. Hvis du river et stykke af billedet af, går en del af indholdet tabt.

I et hologram er billedet dog dannet af bidrag fra alle områder af hologrammet samtidigt. Hvis du fjerner et stykke af hologrammet, kan resten stadig skabe det komplette billede (omend måske en mere sløret version). Med hologrammet lagres informationen ikke pixel for pixel, men i stedet er al information spredt ud over hele hologrammet.

"Vi har anvendt dette princip på terahertz-stråler," siger Evan Constable fra Institute of Solid State Physics ved TU Wien. "Dette er elektromagnetiske stråler i intervallet omkring hundrede til flere tusinde gigahertz, sammenlignelig med strålingen fra en mobiltelefon eller en mikrobølgeovn - men med en væsentlig højere frekvens."

Denne terahertz-stråling sendes til en tynd plastikplade. Denne plade er næsten gennemsigtig for terahertz-strålerne, men den har et højere brydningsindeks end den omgivende luft, så på hvert punkt på pladen ændrer den den indfaldende bølge lidt. "En bølge udgår så fra hvert punkt på pladen, og alle disse bølger interfererer med hinanden," siger Constable. "Hvis du har justeret tykkelsen af ​​pladen på den helt rigtige måde, punkt for punkt, så giver superpositionen af ​​alle disse bølger præcis det ønskede billede."

Det svarer til at kaste masser af små sten i en dam på en præcis beregnet måde, så vandbølgerne fra alle disse sten lægger op til et meget specifikt overordnet bølgemønster.

Et stykke billig plastik som højteknologisk opbevaringsenhed til værdifulde genstande

På denne måde var det muligt at indkode en Bitcoin wallet-adresse (bestående af 256 bit) i et stykke plastik. Ved at skinne terahertz-stråler med den korrekte bølgelængde gennem denne plastikplade, skabes et terahertz-strålebillede, der producerer præcis den ønskede kode. "På denne måde kan du sikkert opbevare en værdi på titusindvis af euro i en genstand, der kun koster nogle få øre," siger Constable.

For at pladen kan generere den korrekte kode, skal man først beregne, hvor tyk pladen skal være på hvert punkt, så den ændrer terahertz-bølgen på den helt rigtige måde. Constable og hans samarbejdspartnere gjorde koden til at opnå denne tykkelsesprofil tilgængelig gratis på GitHub.

"Når du har denne tykkelsesprofil, behøver du kun en almindelig 3D-printer til at printe pladen, og du har den ønskede information gemt holografisk," forklarer Constable. Formålet med forskningsarbejdet var ikke kun at muliggøre holografi med terahertz-bølger, men også at demonstrere, hvor godt teknologien til at arbejde med disse bølger er gået frem, og hvordan netop denne stadig ret usædvanlige række af elektromagnetisk stråling allerede kan bruges i dag.

Flere oplysninger: E. Constable et al., Encoding terahertz holografiske bits med en computergenereret 3D-printet faseplade, Scientific Reports (2024). DOI:10.1038/s41598-024-56113-2

Leveret af Vienna University of Technology