Dans le cadre d'une collaboration internationale avec Southern University of Science and Technology à Shenzhen (Chine), Les chercheurs du London Centre for Nanotechnology du King's College de Londres ont mis au point une nouvelle façon de générer des images 3D en couleur à l'aide d'une métasurface réfléchissante fonctionnant sur toute la plage spectrale visible. Les métasurfaces sont des matériaux d'ingénierie 2D généralement constitués d'éléments sous-longueurs d'onde, qui permettent un excellent contrôle de la mise en forme des fronts d'onde optiques via la manipulation de la polarisation, phase et amplitude de la lumière. Contrairement aux techniques d'holographie typiques basées sur les métasurfaces, la méthode développée ne repose pas sur des nanostructures entrelacées pour le multiplexage en longueur d'onde ou l'éclairage hors axe dépendant de la longueur d'onde. Au lieu, les chercheurs ont utilisé des nanostructures d'aluminium identiques spécialement conçues pour obtenir une efficacité de métasurface élevée dans tout le spectre visible, y compris les trois principales couleurs RVB. Une combinaison de réflexions spéculaires et diffuses a été utilisée pour générer des images de structures 2D avec des effets 3D. La vraie perception d'un objet 3D à travers des effets d'ombrage est donc assurée par un changement adéquat de la luminosité de la lumière réfléchie par la métasurface plate en réponse aux variations de l'éclairage ou de l'angle d'observation. Contrairement aux hologrammes 3D, cette structure fonctionne sous un éclairage incohérent.

Comme preuve de concept, une image d'un cube 3-D a été codée sur la métasurface et illuminée avec de la lumière blanche. L'image projetée affiche des effets d'ombrage changeant en fonction de l'angle d'incidence, émulant ainsi le comportement d'un vrai cube 3D.

L'auteur principal de l'article publié dans la revue Lettres nano , Le Dr Diane Roth a dit, « Les métasurfaces sont extrêmement polyvalentes et ont le potentiel de permettre des progrès dans de nombreux domaines scientifiques différents, soit en introduisant de nouvelles fonctionnalités, soit en rendant la technologie existante plus petite et plus légère. Le potentiel pratique de notre conception est très intéressant pour un large éventail d'applications incluant des fonctions de sécurité pour la protection contre la contrefaçon mais aussi à des fins artistiques. les propriétés uniques des métasurfaces diffuses pourraient également avoir un impact sur le développement de nouvelles technologies d'affichage, diffuseurs de lumière plats et composants optiques intégrés.

Les résultats de ce projet international ont été publiés dans la revue American Chemical Society Lettres nano .