(À gauche) Des pixels nanocarrés elliptiques et couplés diffusent différentes longueurs d'onde de lumière en fonction de la polarisation. (À droite) La configuration du stéréomicroscope utilise différents polariseurs sur chaque oculaire pour imager deux micro-empreintes superposées qui contiennent des pixels qui présentent deux images déplacées latéralement aux yeux gauche et droit d'un spectateur, résultant en une perception de la profondeur. Crédit :Xiao Ming Goh, et al. ©2014 Éditions Macmillan Limitée
(Phys.org) —En concevant des nanopixels qui codent deux ensembles d'informations (ou couleurs de lumière) au sein du même pixel, des chercheurs ont développé une nouvelle méthode pour réaliser des impressions couleur 3D. Chaque pixel peut présenter l'une des deux couleurs en fonction de la polarisation de la lumière utilisée pour l'éclairer. Donc en regardant les pixels sous la lumière des deux polarisations, deux images distinctes peuvent être vues. Si les deux images sont choisies pour être des vues légèrement décalées de la même scène, la visualisation simultanée des deux entraîne une perception de la profondeur et l'impression d'une image stéréoscopique 3D.
Les chercheurs, dirigé par le professeur Joel K.W. Yang, à A*STAR (l'Agence pour la science, Technologie et recherche) à Singapour, l'Université nationale de Singapour, et l'Université de technologie et de design de Singapour, ont publié un article sur la nouvelle technique de réalisation d'impressions stéréoscopiques 3D en couleur dans un récent numéro de Communication Nature .
"Nous avons peut-être créé les images stéréoscopiques les plus petites jamais créées à l'aide de pixels formés à partir de nanostructures plasmoniques, " Yang a dit Phys.org . "De telles images stéréoscopiques n'exigent pas que le spectateur porte des lunettes spéciales, mais plutôt, la perception de la profondeur et l'effet 3D sont créés simplement en visualisant l'impression à l'aide d'un microscope optique couplé à des polariseurs."
Le travail est basé sur le concept de résonance plasmonique de surface :les nanostructures métalliques peuvent diffuser différentes longueurs d'onde (couleurs) de la lumière en raison du fait que les minuscules nanostructures résonnent elles-mêmes à différentes longueurs d'onde. Si une nanostructure est circulaire, sa résonance est indépendante de la polarisation car le diamètre du cercle est le même dans toutes les directions. Cependant, si une nanostructure est biaxiale (comme une ellipse ou un rectangle), sa résonance dépendra de la polarisation de la lumière incidente. En adaptant les dimensions exactes des nanopixels biaxiaux, les chercheurs peuvent générer différentes couleurs sous différentes polarisations.
En s'appuyant sur ces idées, les chercheurs de la présente étude ont démontré que des nanopixels sensibles à la polarisation qui codent deux ensembles d'informations peuvent être utilisés pour produire des micro-empreintes stéréoscopiques 3D. Pour faire ça, les chercheurs ont créé des nanopixels à partir de minuscules morceaux d'aluminium d'une centaine de nanomètres de diamètre. Les scientifiques ont expérimenté des nanopixels sous deux formes différentes :des dimères nanocarrés elliptiques et couplés (une paire de carrés séparés par un très petit espace).
Micro-empreintes d'un carré et d'une croix imprimées sur la même zone formées de (a) nanopixels elliptiques et (b) de nanopixels couplés sous lumière polarisée x et y. (c) Image SEM de la région indiquée par la case pointillée en (b). (d) Images découplées par des polariseurs. (e) Superposition d'images en (d) pour former une image stéréoscopique avec perception de la profondeur. (f) Image SEM de la région indiquée par la case pointillée en (e). Crédit :Xiao Ming Goh, et al. ©2014 Éditions Macmillan Limitée
Parce que ces formes sont biaxiales, ils présentent des résonances plasmoniques à différentes longueurs d'onde pour chaque axe, avec les couleurs déterminées presque entièrement par la dimension de l'axe parallèle à la direction de polarisation. Par exemple, un pixel elliptique de 130 nm x 190 nm apparaît en vert sous oui -lumière polarisée et violet sous X -lumière polarisée. En comparant les deux formes de pixels, les chercheurs ont découvert que les pixels elliptiques ont une gamme plus large de couleurs dépendantes de la polarisation, tandis que les pixels dimères nanocarrés ont des niveaux de diaphonie plus faibles, minimiser les mélanges indésirables de couleurs.
Pour démontrer comment ces nanopixels pourraient permettre des micro-impressions couleur 3D haute résolution, les chercheurs ont conçu une image stéréoscopique contenant des étoiles sur une feuille 2D en superposant deux vues légèrement déplacées de la même image sur la même zone. Puis ils ont ajouté un X - et oui -polariseur aux oculaires d'un microscope. La visualisation de la micro-empreinte à travers ce stéréomicroscope révèle une image différente pour chaque polarisation, et les images combinées apparaissent comme une image 3D.
En plus des impressions 3D, les nanopixels sensibles à la polarisation pourraient avoir plusieurs autres applications.
« On peut envisager l'application de ces empreintes à l'encodage ou à l'holographie d'informations optiques à haute densité, " a déclaré Yang. " Des éléments de sécurité 3D difficiles à reproduire, et qui offrent différents niveaux d'authentification, pourraient également être générés pour les technologies anti-contrefaçon et anti-contrefaçon."
Les chercheurs notent également qu'il est possible de créer des pixels qui peuvent encoder non seulement deux, mais trois images ou plus dans un seul pixel. Par exemple, les nanostructures qui ont des formes circulairement asymétriques pourraient avoir plus de deux résonances dépendantes de la polarisation en raison de la dimension circulairement polarisée supplémentaire. Les chercheurs prévoient également de prendre des mesures en vue de la commercialisation.
"Avancer, il y a beaucoup d'intérêt à développer des techniques pour créer de telles impressions avec un coût nettement inférieur et un débit plus élevé, qui sont tous deux impératifs pour que cette technologie soit implémentable à un niveau industriel, " a dit Yang.
© 2014 Phys.org
