Generering af 3D-farvebilleder med designede reflekterende metaoverflader under usammenhængende belysning

Som en del af et internationalt samarbejde med Southern University of Science and Technology i Shenzhen (Kina), London Center for Nanotechnology-forskere ved King's College London har udviklet en ny måde at generere 3-D-farvebilleder ved hjælp af en reflekterende metaoverflade, der optræder gennem hele det synlige spektralområde. Metasurfaces er 2-D konstruerede materialer, typisk lavet af subbølgelængde elementer, som giver fremragende kontrol over udformningen af ​​optiske bølgefronter via manipulation af polarisering, lysets fase og amplitude. I modsætning til typiske metasurface-baserede holografiteknikker, den udviklede metode er ikke afhængig af interleaved nanostrukturer til bølgelængdemultipleksing eller bølgelængdeafhængig off-axis belysning. I stedet, forskerne brugte specialdesignede identiske aluminium nanostrukturer for at opnå en høj metasurface effektivitet på tværs af det synlige spektrum, inklusive de tre vigtigste RGB-farver. En kombination af spejlende og diffuse refleksioner blev brugt til at generere billeder af 2-D strukturer med 3-D effekter. Den sande opfattelse af et 3D-objekt gennem skyggeeffekter er derfor sikret ved en passende ændring i lysstyrken af ​​det reflekterede lys fra den flade metaflade som reaktion på variationer i belysnings- eller observationsvinklen. I modsætning til 3-D hologrammer, denne struktur fungerer under usammenhængende belysning.

Som et bevis på konceptet, et billede af en 3-D terning blev kodet ind på metasfladen og belyst med hvidt lys. Det projicerede billede viser skyggeeffekter, der ændrer sig i henhold til indfaldsvinklen, derfor emulerer opførselen af ​​en rigtig 3-D terning.

Hovedforfatteren på papiret offentliggjort i tidsskriftet Nano bogstaver , Dr. Diane Roth sagde, "Metasurfaces er ekstremt alsidige og har potentialet til at muliggøre fremskridt inden for mange forskellige områder af videnskaben, enten at introducere nye funktionaliteter eller gøre eksisterende teknologi mindre og lettere. Det praktiske potentiale i vores design er meget interessant til en bred vifte af applikationer, herunder sikkerhedsfunktioner til beskyttelse mod forfalskning, men også kunstneriske formål." de unikke egenskaber ved diffuse metaoverflader kan også have indflydelse på udviklingen af ​​nye displayteknologier, flade lysspredere og integrerede optiske komponenter.

Resultater fra dette internationale projekt er blevet offentliggjort i tidsskriftet American Chemical Society Nano bogstaver .