Des chercheurs du Missouri S&T font la démonstration d'un nouveau concept pour reconstruire des images holographiques en utilisant une monocouche de matériau bidimensionnel unique d'une épaisseur inférieure à un nanomètre. Leurs travaux pourraient conduire à la création de montres intelligentes à affichage holographique, cryptogrammes de sécurité imprimés sur billets de banque et cartes de crédit, et de nouvelles possibilités de stockage de données.

Les chercheurs décrivent leurs hologrammes optiques non linéaires atomiquement minces dans Lettres nano , l'une des meilleures revues de recherche en nanotechnologie, et prototyper leur appareil en reconstruisant plusieurs types d'images holographiques avec des monocouches de disulfure de tungstène d'une épaisseur d'environ 0,7 nanomètre. Un nanomètre est un milliardième de mètre, et une monocouche de disulfure de tungstène ne contient qu'une seule couche d'atomes de tungstène prise en sandwich entre deux couches d'atomes de soufre.

L'approche est décrite dans le Lettres nano papier "Hologrammes atomiquement minces de dichalcogénure de métal de transition non linéaire, " qui a été publié en ligne vendredi, 16 août. Cela implique l'utilisation d'une seule monocouche de disulfure de tungstène à nanomotifs capable de contrôler le front d'onde de la lumière, où les motifs d'hologramme conçus sont perforés par un processus de nanofabrication connu sous le nom de broyage par faisceau d'ions focalisé.

Expérimenter l'excitation laser ultrarapide sur la monocouche de disulfure de tungstène à nanomotifs, les chercheurs ont démontré un hologramme optique non linéaire avec une efficacité de conversion et une épaisseur atomique élevées, pour produire des faisceaux optiques vortex et des faisceaux d'Airy ainsi que pour reconstruire des images holographiques complexes à la deuxième fréquence harmonique. Un faisceau d'Airy est une forme d'onde qui semble se courber lorsqu'elle se déplace.

Dans leur papier, les chercheurs du Missouri S&T ont publié des images holographiques reconstruites du caractère chinois du mot "lumière" avec des couleurs bleues et vertes. Ils pensent que ce nouveau type d'hologramme optique est prometteur pour de futures applications, telles que les marques de sécurité sur les billets de banque et les cartes de crédit, communications optiques, affichages de montre intelligente, et stockage de données.

« Nous sommes en mesure de contrôler la modulation d'amplitude binaire de zéro et un en décapant ou en conservant simplement la zone de monocouche de disulfure de tungstène, " dit le Dr Xiaodong Yang, professeur agrégé en génie mécanique et aérospatial au Missouri S&T. "Nos hologrammes possèdent une efficacité de conversion non linéaire significativement plus élevée que les hologrammes de métasurface plasmoniques actuellement existants constitués de nanostructures métalliques."

"En outre, nos hologrammes ont une épaisseur atomique inférieure à un nanomètre, beaucoup plus fine que l'épaisseur habituelle de quelques dizaines de nanomètres pour les métasurfaces plasmoniques et de plusieurs centaines de nanomètres pour les métasurfaces diélectriques, " dit le Dr Jie Gao, professeur agrégé de génie mécanique et aérospatial au Missouri S&T et co-auteur de l'article.