Новости

Дата публикации: 16/01/2017

Объемные голограммы: реальность на грани фантастики

блок

Учёные нашли новое применение «притягивающим лучам» — создание 3D-RW голограмм. Если прежние методы строились на одноразовом воспроизведении визуальных проекций, то теперь физики научились использовать давление лазерных лучей для сохранения и повторения объемных изображений.

Новая технология имеет дело со светочувствительными материалами (например, галогенидами серебра), которые изменяют физические и оптические свойства под влиянием наносекундных лазерных импульсов. До последнего времени теоретические и практические исследования фотонных сил, возникающих в диэлектриках или плазмоидах, ограничивались «оптическим пинцетом», который использовался для манипулирования микроскопическими объектами.

Сегодня международная команда физиков во главе с Юнуэном Монтелонго (Имперский колледж, Лондон) и Али Кей Йетисен (Гарвардский университет, Бостон) разработала инновационную технологию записи объёмных изображений, которая формирует на наноуровне голографическую структуру материала. Ученые научились использовать оптические силы для создания сложных наноструктур, изменяя расположение частиц серебра внутри светочувствительного полимера. Интерферированное воздействие двух или нескольких лучей, в зависимости от угла наклона или мощности светового потока, создает оптическое давление. Оно медленно перемещают крошечные частицы, заставляя их выстраиваться в строго определённые трёхмерные конфигурации.

Учёные и раньше вторгались в структуры полимеров, которые использовались для получения 3D-изображений. Однако методы, позволяющие манипулировать мелкими частицами, приводили к необратимой деформации вещества и делали его непригодным для последующего применения. Новая технология управляет поверхностной структурой материала, что дает возможность стирать и перезаписывать объёмные проекции с помощью дополнительных лазерных импульсов. При этом композит сохраняет информацию о записанной конфигурации без участия внешнего источника энергии.

«Перезапись» полученного «узора» из трёхмерного массива наночастиц стала возможной благодаря высокой температуре процесса голографической записи. Для начала, лазерные лучи разогревают внутреннюю структуру полимера до пластичного состояния. После чего давление световых фотонов заставляет входящие в его состав частицы изменять свое пространственное положение. И наконец, когда материал остывает, частицы фиксируются в новом положении, образуя сложные объёмные конфигурации. Затвердевая, они сохраняется в таком виде до следующего нагрева.

блок «Наши эксперименты доказали, что оптическое давление влияет на положение наночастиц внутри твёрдых тел, – поясняет профессор Монтелонго. – Хотя эти силы хорошо известны, их впервые удалось применить для формирования свойств наноструктурных материалов. Такая технология масштабируется и, следовательно, позволяет обратимо выстраивать большие массивы частиц».

Демонстрируя потенциал новой технологии, учёные показали как, изменяя трёхмерную структуру фотополимера, можно создавать на его поверхности объемные изображения. Так профессор Монтелонго уточняет, что в настоящее время «разрабатывается новое поколение светочувствительных материалов, подходящих для сохранения и перезаписи 3D-голограмм. В частности, такие голограммы заменят обычные двухмерные методы визуализации в медицине. И главное, эти изображения будут стираться и перезаписываться».

Кроме того, изобретение сможет применяться в устройствах, сохраняющих объёмные образы, биосенсорах, перестраиваемых лазерах, оптических линзах. Что касается долгосрочной перспективы, то на основе новой технологии будут собираться голографические дисплеи, демонстрирующие подвижные трёхмерные образы в реальном времени.



Статьи по теме:

страницы: 1