Forskere laver 3-D stereoskopiske farveprint med nanopixel

(Phys.org) —Ved at designe nanopixel, der koder for to sæt informationer – eller lysfarver – inden for den samme pixel, forskere har udviklet en ny metode til at lave 3D farveprint. Hver pixel kan udvise en af ​​to farver afhængigt af polariseringen af ​​det lys, der bruges til at belyse den. Så ved at se pixels under lys af begge polarisationer, to separate billeder kan ses. Hvis de to billeder er valgt til at være lidt forskudte visninger af den samme scene, at se begge dele samtidig resulterer i dybdeopfattelse og indtryk af et 3D stereoskopisk billede.

Forskerne, ledet af professor Joel K.W. Yang, hos A*STAR (The Agency for Science, Technology and Research) i Singapore, National University of Singapore, og Singapore University of Technology and Design, har udgivet et papir om den nye teknik til realisering af 3D-farver i stereoskopier i fuld farve i en nylig udgave af Naturkommunikation .

"Vi har skabt de muligvis mindste stereoskopiske billeder nogensinde ved hjælp af pixels dannet fra plasmoniske nanostrukturer, " fortalte Yang Phys.org . "Sådanne stereoskopiske billeder kræver ikke, at seeren tager særlige briller på, men i stedet, dybdeopfattelsen og 3D-effekten skabes blot ved at se printet gennem et optisk mikroskop kombineret med polarisatorer."

Arbejdet er baseret på begrebet overfladeplasmonresonans:metalnanostrukturer kan sprede forskellige bølgelængder (farver) af lys på grund af det faktum, at de bittesmå nanostrukturer selv resonerer ved forskellige bølgelængder. Hvis en nanostruktur er cirkulær, dens resonans er polarisationsuafhængig, fordi diameteren af ​​cirklen er den samme fra alle retninger. Imidlertid, hvis en nanostruktur er biaksial (såsom en ellipse eller rektangel), dens resonans vil afhænge af polariseringen af ​​det indfaldende lys. Ved at skræddersy de nøjagtige dimensioner af de biaksiale nanopixels, forskere kan generere forskellige farver under forskellige polariseringer.

Med udgangspunkt i disse ideer, forskerne i det aktuelle studie har vist, at polarisationsfølsomme nanopixel, der koder for to sæt informationer, kan bruges til at producere 3D stereoskopiske mikroprint. At gøre dette, forskerne skabte nanopixel ud af små stykker aluminium på omkring hundrede nanometer på tværs. Forskerne eksperimenterede med nanopixel i to forskellige former:elliptiske og koblede nanosquare dimerer (et par firkanter adskilt af et meget lille hul).

Fordi disse former er tosidige, de udviser plasmoniske resonanser ved forskellige bølgelængder for hver akse, med farverne bestemt næsten udelukkende af dimensionen af ​​aksen parallelt med polarisationsretningen. For eksempel, en 130 nm x 190 nm elliptisk pixel vises grøn under y -polariseret lys og lilla under x -polariseret lys. Sammenligning af de to pixelformer, forskerne fandt ud af, at de elliptiske pixels har et bredere udvalg af polarisationsafhængige farver, mens de nanosquare dimer pixels har lavere niveauer af krydstale, minimering af uønsket blanding af farver.

For at demonstrere, hvordan disse nanopixels kunne muliggøre 3D-farvemikroprint i høj opløsning, forskerne designede et stereoskopisk billede indeholdende stjerner på et 2D-ark ved at overlejre to let forskudte visninger af det samme billede på det samme område. Derefter tilføjede de en x - og y -polarisator til okularerne i et mikroskop. Ved at se mikroprintet gennem dette stereomikroskop afsløres et andet billede for hver polarisering, og de kombinerede billeder vises som et 3D -billede.

Ud over 3D-print, de polarisationsfølsomme nanopixels kunne have flere andre applikationer.

"Man kan forestille sig anvendelse af disse udskrifter på optisk informationskodning eller holografi med høj densitet, " sagde Yang. "3D-sikkerhedselementer, der er svære at replikere, og som tilbyder forskellige niveauer af autentificering, kunne også genereres til teknologier mod forfalskning og forfalskning. "

Forskerne bemærker også, at det er muligt at lave pixels, der ikke kun kan kode to, men tre eller flere billeder i en enkelt pixel. For eksempel, nanostrukturer, der har cirkulært asymmetriske former, kan have mere end to polarisationsafhængige resonanser på grund af den yderligere cirkulært polariserede dimension. Forskerne planlægger også at tage skridt i retning af kommercialisering.

"Bevæger sig fremad, der er stor interesse for at udvikle teknikker til at skabe sådanne print med væsentligt lavere omkostninger og højere gennemløb, som begge er afgørende for, at denne teknologi kan implementeres på et industrielt niveau, " sagde Yang.

© 2014 Phys.org