Les chercheurs ont développé un dispositif de métasurface qui peut afficher trois types d'images en fonction de la lumière d'éclairage. Le dispositif à trois canaux pourrait être utilisé comme mesure anti-contrefaçon ou offrir un nouveau moyen de fournir en toute sécurité des informations cryptées.

"Les métasurfaces sont des matériaux artificiels avec de minuscules nanostructures qui peuvent être utilisées pour manipuler la lumière", a déclaré Qi Dai, membre de l'équipe de recherche de l'Université de Wuhan en Chine. "Dans ce travail, nous avons exploité à la fois la taille et l'orientation des nanostructures pour concevoir une métasurface avec trois modes de travail."

Les chercheurs décrivent le nouvel appareil dans Optics Express . Ils ont également montré qu'en fonction de la lumière utilisée, la métasurface générerait une image holographique ou une image de nanoimpression couleur structurelle avec ou sans filigranes dépendant de la polarisation.

"Notre minuscule métasurface pourrait être facilement attachée à de la monnaie, des cartes d'identité, des cartes de crédit, des certificats, des montres ou des bagues pour lutter contre la contrefaçon", a déclaré Dai. "Parce que cette métasurface multifonctionnelle présente une double protection, elle pourrait fournir une approche simple mais efficace pour lutter contre la contrefaçon."

Un appareil trois en un

Bien que d'autres dispositifs anti-contrefaçon basés sur la métasurface aient été développés, les informations cachées sont généralement récupérées soit en surface, soit via une image holographique en champ lointain. Pour créer une métasurface à trois canaux plus sécurisée, les chercheurs ont fusionné la nanoimpression couleur structurelle filigranée avec l'imagerie holographique dans un dispositif composé de minuscules nanobriques disposées sur un substrat transparent.

En concevant soigneusement les tailles et les orientations des nanobricks, les chercheurs ont développé un moyen de créer des images de couleur structurelle qui apparaissent à la surface de l'appareil ainsi qu'une image holographique qui apparaît dans le champ lointain. Au lieu de s'appuyer sur des encres ou des colorants, la couleur structurelle utilise des nanostructures avec différents paramètres géométriques pour produire de la couleur en influençant directement le spectre de la lumière transmise ou réfléchie.

L'image de nanoimpression couleur structurelle sans filigrane peut être facilement observée sous un éclairage de lumière naturelle tandis que la même image recouverte d'un motif de filigrane peut être décodée uniquement avec un polariseur optique. L'image holographique dans le troisième canal ne peut être visualisée que sous une lumière laser cohérente.

Sécurité supplémentaire

"Lorsque notre métasurface est utilisée pour la lutte contre la contrefaçon, la nanoimpression couleur structurelle sans filigrane peut être facilement observée à l'aide d'un appareil photo sur un smartphone", a déclaré Dai. "Le motif en filigrane pourrait encoder les informations nécessaires à l'authentification puisqu'il n'apparaît qu'à l'aide d'un polariseur optique. L'image holographique, qui pourrait être reconstruite avec un pointeur laser, pourrait être utilisée comme deuxième couche de sécurité."

Pour démontrer le nouveau dispositif de métasurface, les chercheurs ont fabriqué un échantillon en utilisant la lithographie par faisceau d'électrons standard. Les images de nanoimpression filigranées et non filigranées ont été observées à l'aide d'un microscope optique tandis que les images holographiques ont été visualisées à l'aide d'un chemin optique composé d'un laser continu, d'un iris, d'une lentille, de l'échantillon et d'un écran optique.

"Nos expériences ont montré que la nanoimpression couleur structurelle filigranée avait une sensibilité élevée à la polarisation et créait un visuel clair avec des effets de couleurs vives", a déclaré Dai. "Nous avons également découvert que la métasurface conçue peut créer une image holographique sur une large gamme de longueurs d'onde allant de 480 nm à environ 650 nm."

Les chercheurs prévoient de combiner leurs nouvelles métasurfaces multifonctionnelles avec d'autres matériaux tels que les cristaux liquides et le phosphore noir pour obtenir un contrôle dynamique et plus polyvalent de la lumière. Ils veulent également explorer comment les métasurfaces pourraient être utilisées pour l'informatique optique et la détection biomédicale et travaillent sur des moyens de produire en masse le nouveau matériau. + Explorer plus loin

Le nouveau dispositif basé sur la métasurface crée différentes images en fonction de la lumière et des conditions environnementales