Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Missouri están creando un nuevo enfoque para reconstruir imágenes holográficas a todo color en 3D utilizando solo una capa de película metálica a nanoescala. Este trabajo tiene un enorme potencial para cambiar nuestra vida diaria al equipar nuestros teléfonos móviles con pantallas flotantes en 3-D e imprimir marcas de seguridad en 3-D en tarjetas de crédito.

Dr. Xiaodong Yang, profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial en Missouri S&T, y el Dr. Jie Gao, profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial en Missouri S&T, describen sus hologramas ultrafinos a todo color en "ACS Nano". E ilustran su enfoque reproduciendo varias imágenes holográficas a todo color con películas delgadas de aluminio a escala nanométrica. Un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro, y algunos nanomateriales tienen solo unos pocos átomos de tamaño.

El método descrito en el ACS Nano El artículo "Hologramas de meta-superficies plasmónicas a todo color" implica el uso de películas metálicas ultrafinas a escala nanométrica con metasuperficies que pueden manipular el frente de onda de la luz. El holograma de metasuperficie de los investigadores es una película de aluminio de 35 nanómetros de espesor perforada con pequeños orificios rectangulares de 160 nanómetros por 80 nanómetros con diferentes ángulos de orientación creados por un proceso de microfabricación conocido como fresado de haz de iones enfocado.

Experimentando con la interacción del rojo, luz láser verde y azul en estructuras de metasuperficie, los investigadores demostraron "imágenes holográficas limpias y vívidas a todo color con alta resolución y bajo ruido". Los tres colores primarios:rojo, verde y azul — se produjeron, y los colores secundarios del cian, magenta, también se produjeron amarillo y blanco. Para ilustrar sus imágenes holográficas reconstruidas, hicieron letras "CMYW", una manzana y un cubo de Rubik. Creen que el holograma de metasuperficie es prometedor para aplicaciones futuras, como el marcado de seguridad de la tarjeta de crédito, imágenes biomédicas, Pantallas flotantes 3-D y almacenamiento de big data.

"Al ajustar el ángulo de orientación de las rendijas a nanoescala, podemos ajustar completamente el retardo de fase a través de la rendija para realizar la modulación de fase dentro de toda la gama de colores visibles, "dice Yang". Además, la modulación de amplitud se logra simplemente incluyendo o no la rendija. Nuestros hologramas contienen modulaciones de fase y de amplitud a escala nanométrica para que se puedan reconstruir imágenes holográficas de alta resolución y bajo ruido ".

Los investigadores crearon el holograma de metasuperficie perforando pequeñas ranuras rectangulares con varios ángulos de orientación a través de la fina capa de aluminio. Bajo un microscopio electrónico de barrido, el holograma parece un patrón de bordado.

"A diferencia de los hologramas de metasuperficie que existen actualmente, que en su mayoría están diseñados para colores limitados, Nuestro método de longitud de onda multiplexada, al codificar cambios de fase adicionales en los hologramas e introducir iluminación de ángulo incidente inclinado de luz láser, da como resultado la reconstrucción exitosa de casi todos los colores visibles. "dice Gao, coautor del artículo.