Forskere indser verdens tyndeste optiske hologram med 2-D materiale monolag

Missouri S&T-forskere demonstrerer et nyt koncept til at rekonstruere holografiske billeder ved at bruge et enkelt todimensionelt materiale monolag med en tykkelse på mindre end en nanometer. Deres arbejde kunne føre til skabelsen af ​​smarte ure med holografiske skærme, trykte sikkerhedskryptogrammer på pengesedler og kreditkort, og nye muligheder for datalagring.

Forskerne beskriver deres atomisk tynde ikke-lineære optiske hologrammer i Nano bogstaver , et af de bedste tidsskrifter inden for nanoteknologisk forskning, og prototype deres enhed ved at rekonstruere flere slags holografiske billeder med wolframdisulfid monolag med en tykkelse på omkring 0,7 nanometer. En nanometer er en milliardtedel af en meter, og et wolframdisulfid-monolag indeholder kun et lag af wolframatomer klemt mellem to lag af svovlatomer.

Fremgangsmåden er beskrevet i Nano bogstaver papir "Atomisk tynde ikke-lineære overgangsmetal dichalcogenid hologrammer, " som blev offentliggjort online fredag, 16. august. Det involverer kun brugen af ​​et enkelt nanomønstret wolframdisulfid monolag, der er i stand til at kontrollere lysets bølgefront, hvor de designede hologrammønstre punkteres af en nanofabrikationsproces kendt som fokuseret ionstrålefræsning.

Eksperimenterer med den ultrahurtige laser excitation på det nanomønstrede wolframdisulfid monolag, forskerne demonstrerede et ikke-lineært optisk hologram med høj konverteringseffektivitet og atomtykkelse, til fremstilling af optiske hvirvelstråler og luftige stråler samt rekonstruktion af komplekse holografiske billeder ved den anden harmoniske frekvens. En luftig stråle er en bølgeform, der ser ud til at bue, når den bevæger sig.

I deres papir, Missouri S&T-forskerne offentliggjorde rekonstruerede holografiske billeder af den kinesiske karakter for ordet "lys" med blå og grønne farver. De mener, at denne nye type optisk hologram holder lovende for fremtidige applikationer, såsom sikkerhedsmærker på pengesedler og kreditkort, optisk kommunikation, smart ur skærme, og datalagring.

"Vi er i stand til at kontrollere den binære amplitudemodulation af nul og en ved blot at udætse eller beholde wolframdisulfid-monolagsområdet, " siger Dr. Xiaodong Yang, en lektor i maskin- og rumfartsteknik ved Missouri S&T. "Vores hologrammer har betydeligt højere ikke-lineær konverteringseffektivitet end de nuværende eksisterende plasmoniske metasurface-hologrammer lavet af metalliske nanostrukturer."

"Ud over, vores hologrammer har en atomtykkelse på mindre end en nanometer, meget tyndere end den sædvanlige tykkelse på snesevis af nanometer for plasmoniske metasoverflader og flere hundrede nanometer for dielektriske metasoverflader, " siger Dr. Jie Gao, en lektor i mekanik og rumfartsteknik ved Missouri S&T og medforfatter til papiret.