Una imagen de microscopio electrónico de barrido muestra la estructura de la interfaz cóncava a microescala que se estudió. El material consta de microesferas parcialmente incrustadas en cinta adhesiva, formando interfaces cóncavas a microescala. Crédito:Jacob Rada
Un nuevo estudio explica la ciencia detrás de las interfaces cóncavas a microescala (MCI), estructuras que reflejan la luz para producir fenómenos ópticos hermosos y potencialmente útiles.
"Es vital poder explicarle a alguien cómo funciona una tecnología antes de intentar adoptarla. Nuestro nuevo artículo define cómo la luz interactúa con las interfaces cóncavas a microescala, "dice el investigador de ingeniería de la Universidad de Buffalo, Qiaoqiang Gan, señalando que las aplicaciones futuras de estos efectos podrían incluir ayudar a los vehículos autónomos a reconocer las señales de tráfico.
La investigación se publicó en línea el 15 de agosto en Materiales aplicados hoy , y aparece en la edición de septiembre de la revista.
Gan, Doctor., Catedrático de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la UB, dirigió el estudio colaborativo, que fue realizado por un equipo de la UB, la Universidad de Shanghai para la Ciencia y la Tecnología, Universidad de Fudan, Universidad Tecnológica de Texas y Universidad de Hubei.
Los primeros autores son Jacob Rada, Doctorado en UB estudiante de ingeniería eléctrica, y Haifeng Hu, Doctor., profesor de ingeniería óptico-eléctrica e informática en la Universidad de Ciencia y Tecnología de Shanghai.
Los arco iris concéntricos se producen cuando la luz blanca se refleja en interfaces cóncavas a microescala. Esta imagen muestra la configuración experimental. Crédito:Jacob Rada
Reflexiones que forman anillos concéntricos de luz.
El estudio se centra en un material retrorreflectante, una película delgada que consta de microesferas de polímero colocadas en el lado adhesivo de una cinta transparente. Las microesferas están parcialmente incrustadas en cinta, y las partes que sobresalen forman MCI.
La luz blanca que brilla en esta película se refleja de una manera que hace que la luz cree anillos concéntricos de arco iris, los nuevos informes en papel. Alternativamente, golpear el material con un láser de un solo color (rojo, verde o azul, en el caso de este estudio) genera un patrón de anillos brillantes y oscuros. Los reflejos de los láseres infrarrojos también producen señales distintivas que consisten en anillos concéntricos.
La investigación describe estos efectos en detalle, e informes sobre experimentos que utilizaron la película delgada en una señal de alto. Los patrones formados por el material se mostraron claramente en una cámara visual que detecta la luz visible, y un LIDAR (imágenes láser, detección y rango) cámara que detecta señales infrarrojas, dice Rada, el co-primer autor de la UB.
Imágenes visibles (izquierda) e infrarrojas (derecha) de un letrero creado utilizando interfaces cóncavas de microescala para formar la palabra STOP y otros elementos. La imagen infrarroja se tomó utilizando un LIDAR (imagen láser, detección y rango) cámara. Crédito:Jacob Rada
"En la actualidad, Los sistemas de piloto automático se enfrentan a muchos desafíos a la hora de reconocer las señales de tráfico, especialmente en condiciones del mundo real, "Gan dice." Las señales de tráfico inteligentes fabricadas con nuestro material podrían proporcionar más señales para los sistemas futuros que utilicen LIDAR y el reconocimiento de patrones visibles juntos para identificar señales de tráfico importantes. Esto puede resultar útil para mejorar la seguridad del tráfico de los vehículos autónomos ".
"Demostramos una nueva estrategia combinada para mejorar la señal LIDAR y el reconocimiento de patrones visibles que actualmente realizan las cámaras visibles e infrarrojas, ", Dice Rada." Nuestro trabajo demostró que el MCI es un objetivo ideal para las cámaras LIDAR, debido a las señales constantemente fuertes que se producen ".
Se ha emitido una patente de EE.UU.Descargar pdf para el material retrorreflectante, así como una contraparte en China, con la Universidad Fudan y la UB como titulares de las patentes. La tecnología está disponible para licencia.
Los arco iris concéntricos se producen cuando la luz blanca se refleja en interfaces cóncavas a microescala. Esta imagen muestra la configuración experimental. Crédito:Jacob Rada
Gan dice que los planes futuros incluyen probar la película usando diferentes longitudes de onda de luz, y diferentes materiales para las microesferas, con el objetivo de mejorar el rendimiento para posibles aplicaciones como señales de tráfico diseñadas para futuros sistemas autónomos.
