Des chercheurs de l'Université des sciences et de la technologie du Missouri créent une nouvelle approche pour reconstruire des images holographiques en 3D en couleur en utilisant une seule couche de film métallique à l'échelle nanométrique. Ce travail a un énorme potentiel pour changer notre vie quotidienne en équipant nos téléphones portables d'écrans flottants 3D et en imprimant un marquage de sécurité 3D sur les cartes de crédit.

Dr Xiaodong Yang, professeur assistant en génie mécanique et aérospatial au Missouri S&T, et le Dr Jie Gao, professeur adjoint de génie mécanique et aérospatial au Missouri S&T, décrivent leurs hologrammes en couleur ultrafins dans "ACS Nano". Et ils illustrent leur approche en reproduisant plusieurs images holographiques en couleur avec des films minces en aluminium à l'échelle nanométrique. Un nanomètre est un milliardième de mètre, et certains nanomatériaux ne mesurent que quelques atomes.

La méthode décrite dans le ACS Nano L'article "Full-Color Plasmonic Metasurface Holograms" implique l'utilisation de films métalliques ultrafins à l'échelle nanométrique avec des métasurfaces capables de manipuler le front d'onde de la lumière. L'hologramme de métasurface des chercheurs est un film d'aluminium de 35 nanomètres d'épaisseur percé de minuscules trous rectangulaires de 160 nanomètres sur 80 nanomètres avec différents angles d'orientation créés par un processus de microfabrication connu sous le nom de fraisage par faisceau d'ions focalisé.

Expérimenter le jeu du rouge, lumière laser verte et bleue sur les structures de métasurface, les chercheurs ont démontré "des images holographiques en couleur nettes et vives avec une haute résolution et un faible bruit". Les trois couleurs primaires—rouge, vert et bleu - ont été produits, et les couleurs secondaires du cyan, magenta, jaune et blanc ont également été produits. Pour illustrer leurs images holographiques reconstituées, ils ont fait des lettres "CMYW", une pomme et un Rubik' cube. Ils pensent que l'hologramme de la métasurface est prometteur pour de futures applications, tels que le marquage de sécurité des cartes de crédit, imagerie biomédicale, Affichages flottants 3D et stockage de données volumineuses.

"En ajustant l'angle d'orientation des fentes nanométriques, nous sommes en mesure de régler complètement le retard de phase à travers la fente pour réaliser la modulation de phase dans toute la gamme de couleurs visibles, " dit Yang. " De plus, la modulation d'amplitude est obtenue par simple inclusion ou non de la fente. Nos hologrammes contiennent à la fois des modulations d'amplitude et de phase à l'échelle nanométrique afin que des images holographiques à haute résolution et à faible bruit puissent être reconstruites."

Les chercheurs ont créé l'hologramme de la métasurface en perçant de minuscules fentes rectangulaires avec divers angles d'orientation à travers la fine couche d'aluminium. Sous un microscope électronique à balayage, l'hologramme ressemble à un motif à l'aiguille.

"Différent des hologrammes de métasurface actuellement existants qui sont principalement conçus pour des couleurs limitées, notre méthode multiplexée en longueur d'onde - en codant des déphasages supplémentaires dans les hologrammes et en introduisant un éclairage à angle incident incliné de la lumière laser - permet de reconstruire avec succès presque toutes les couleurs visibles, " dit Gao, co-auteur de l'article.