Nanostrukturdesign gør det muligt for pixels at producere to forskellige farver

Gennem præcis strukturel kontrol, A*STAR-forskere har kodet en enkelt pixel med to forskellige farver og har brugt denne evne til at generere et tredimensionelt stereoskopisk billede.

Det var en lokkende udfordring for Xiao Ming Goh at finde ud af, hvordan man inkluderede to typer information i det samme område, Joel Yang og deres kolleger ved A*STAR Institute of Materials Research and Engineering. De vidste, at en sådan kapacitet kunne hjælpe en række applikationer, inklusive ultrahigh-definition tredimensionelle farveskærme og state-of-the-art foranstaltninger mod forfalskning. Så de gik i gang med at designe en nanostrukturarkitektur, der kunne give mere 'bang for the buck'.

Efter tidligere at have brugt plasmoniske materialer til at generere farveprint ved den optiske diffraktionsgrænse ved omhyggeligt at variere nanostrukturens størrelse og afstand, Yang mente, at polarisering ville være en lovende retning at forfølge. "Vi besluttede at udvide vores forskning til print, der ville udstille forskellige billeder afhængigt af polariseringen af ​​det indfaldende lys, " forklarer han.

Den største udfordring at overvinde var blandingen af ​​farver mellem polariseringer, et fænomen kendt som cross-talk. Goh og Yang prøvede to aluminium nanostrukturer som pixel arrays:ellipser og to firkanter adskilt af et meget lille mellemrum (kendt som koblede nanosquare dimerer).

Hvert pixel arrangement havde sine egne fordele og ulemper. Mens ellipserne tilbød et bredere farveområde og var lettere at mønstre end de nanosquare dimerer, de udviste også en lidt højere krydstale. I modsætning, de koblede nanokvadratdimere havde en lavere krydstale, men led af et meget snævert farveområde.

På grund af deres lavere krydstale, de koblede nanokvadratdimerer blev anset for at være bedre kandidater til at kode to overlejrede billeder på det samme område, som kunne ses ved at bruge forskellige indfaldende polariseringer.

Mens de koblede nanosquare dimers farvepalet kunne udvides ved at variere bredden og afstanden mellem tilstødende firkanter i hver nanosquare dimer, ellipserne var bedre til at demonstrere det brede farveområde, der kunne opnås.

Desuden, forskerne brugte disse pixel-arrays til at generere et tredimensionelt stereoskopisk billede. De opnåede dette ved at bruge ellipser som pixelelementer, omhyggeligt udligne billederne og vælge baggrundsfarver, der minimerer krydstale.

"At være i stand til at udskrive to billeder på det samme område og, yderligere, generering af et tredimensionelt stereoskopisk billede åbner mange nye muligheder for anvendelser, " bemærker Goh.

Men mulighederne slutter ikke der. Komplekse nanostrukturer, inklusive cirkulære asymmetriske former, tilbyde mange flere muligheder. "Ved at anvende yderligere cirkulære polariseringer, vi kunne indkode flere billeder - dvs. ikke kun to, men tre eller flere billeder i et enkelt område, " forklarer Goh.