(Phys.org) —En el 4 ^th siglo, los romanos construyeron una copa de vidrio especial, llamada copa de Licurgo, que cambia de color dependiendo de la forma en que la luz lo atraviese. El vidrio está hecho de polvo de oro y plata finamente molido que produce un dicroico, o cambio de color, efecto. Aunque los fabricantes de la copa Lycurgus probablemente no conocían el mecanismo responsable del cambio de color del vidrio, hoy los científicos reconocen el mecanismo como resonancia de plasmón superficial, y es un fenómeno que sigue teniendo un gran interés científico.

En un nuevo estudio publicado en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , Yunuen Montelongo, et al., en la Universidad de Cambridge en el Reino Unido, han utilizado la resonancia de plasmones de superficie como una nueva forma de construir hologramas. Similar a la copa de Licurgo, los nuevos hologramas pueden cambiar de color debido a la dispersión de la luz de las nanopartículas de plata de tamaños y formas específicos. Debido a su capacidad para crear dos colores simultáneamente y almacenar grandes cantidades de información, los nuevos hologramas podrían tener aplicaciones en pantallas 3D y dispositivos de almacenamiento de información, entre otros.

"Este experimento está inspirado en las propiedades ópticas únicas que muestra la copa Lycurgus, "Montelongo dijo Phys.org . "Esta pieza excepcional cambia de color según la posición de la fuente de luz. Si se ilumina de un lado se ve verde, pero si está iluminado por el otro se vuelve rojo. En contraste con otros efectos dicroicos producidos por algunos cristales, como ópalos preciosos, los efectos coloridos de la copa de Licurgo dependen poco de la posición del observador. De hecho, el dicroísmo que se encuentra en la copa de Licurgo tiene un origen diferente al de los cristales y, hasta ahora, este 'efecto plasmónico' no se ha observado en materiales naturales ".

Aunque hay varias formas diferentes de construir hologramas, casi todos los hologramas tradicionales son de un solo color, y los hologramas multicolores que existen enfrentan limitaciones. Por ejemplo, no existe ninguna metodología que pueda producir hologramas multicolores a partir de una superficie.

Aquí, los investigadores demostraron que es posible construir hologramas multicolores a partir de un solo plano. Los nuevos hologramas consisten en nanopartículas de plata diseñadas con precisión modeladas sobre un sustrato.

Una diferencia clave en los nuevos hologramas es el tamaño más pequeño de las franjas de difracción, que controlan la interferencia de la longitud de onda de la luz. En los hologramas tradicionales, estas franjas son más grandes que la mitad de la longitud de onda de la luz. A diferencia de, las franjas aquí se reemplazan con nanopartículas de menos de la mitad de la longitud de onda de la luz. Los investigadores demostraron que la difracción de banda más estrecha, que crea los efectos coloridos, se produce mediante la dispersión óptica mejorada con plasmón de las nanoestructuras.

La distancia de sublongitud de onda ofrece ciertas ventajas. Por ejemplo, se pueden multiplexar dos tipos diferentes de nanopartículas plasmónicas, o combinado pero no acoplado, a distancias de sublongitud de onda. Mediante el uso de nanopartículas de plata con diferentes formas y tamaños, los investigadores pudieron controlar los colores.

Además de proporcionar múltiples colores, multiplexar dos nanopartículas tiene la ventaja de aumentar los límites de información del ancho de banda. Los investigadores demostraron que cada nanopartícula lleva información independiente, como polarización y longitud de onda, que se puede controlar simultáneamente. Con el doble de nanopartículas, la cantidad total de información binaria almacenada puede exceder los límites tradicionales de difracción.

"Se ha demostrado que las nanopartículas con propiedades resonantes se pueden desacoplar a distancias de sublongitud de onda para que sus campos electromagnéticos tengan una interacción mínima, "Montelongo dijo." El dispositivo presentado demuestra que estas nanopartículas pueden almacenar y transferir información independiente más allá de los límites de difracción, que contrasta con las estructuras no resonantes. Debido a la naturaleza de este fenómeno, se ha podido demostrar, por primera vez, un holograma que proyecta imágenes en color en 180 grados. Esta proyección es tan amplia que ni siquiera es posible mostrarla en un plano, y debería utilizarse una esfera difusora ".

Estas características hacen que el nuevo holograma sea muy atractivo para futuras aplicaciones.

"Además de la evidente aplicación para reemplazar los típicos 'hologramas de arco iris' de las tarjetas de crédito y otros elementos de seguridad, este fenómeno se puede utilizar para la proyección de imágenes en esferas, que hasta ahora no se ha conseguido con ópticas convencionales, ", dijo el coautor Calum Williams de la Universidad de Cambridge." Además, este concepto se puede aplicar como base para producir pantallas dinámicas en color tridimensionales. En el área de la informática, estas configuraciones holográficas podrían almacenar información en áreas de sublongitud de onda. Esto significa que los dispositivos de almacenamiento de datos ópticos, como los CD, Los DVD o Blu-ray podrían ampliar potencialmente sus límites de almacenamiento ".

Los investigadores planean investigar más a fondo estas aplicaciones y otras en el futuro.

"La investigación futura se centra en el estudio de los mecanismos para ajustar el efecto plasmónico para aplicaciones de visualización, ", Dijo Montelongo." El objetivo principal es la integración de nuevos esquemas de modulación para producir pantallas ultradelgadas y hologramas dinámicos ".

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