11 березня 2024 (Прожектор Nanowerk) Голографія, техніка використання світла для реконструкції тривимірних зображень, давно захопила уяву вчених і громадськості. Записуючи та пізніше відтворюючи повну форму хвилі світла, відбитого від об’єкта, голограми можуть відображати зображення, які зміщуються та змінюють перспективу залежно від положення глядача, створюючи переконливу ілюзію глибини. Мрія використати цю можливість для створення динамічних повнокольорових голографічних дисплеїв спонукала до десятиліть досліджень, але вперто залишалася недосяжною. Проблема полягає в тому, що для створення голограми необхідно точно контролювати світлові хвилі в масштабах, менших за довжину хвилі самого світла. Традиційна голографія базується на використанні плівок зі світлочутливих матеріалів для запису інтерференційних картин, які, у свою чергу, можуть відтворювати фронт світлової хвилі та створювати голографічне зображення. Однак цей підхід створює статичні голограми, які не можна легко змінити. Нещодавно вчені експериментували з використанням рідких кристалів, матеріалів, у яких стрижнеподібні молекули самовирівнюються у впорядковані структури, як динамічні голографічні середовища. Застосування електричних полів може змінити орієнтацію молекул рідких кристалів, змінюючи спосіб їх взаємодії зі світлом і потенційно дозволяючи налаштувати голографічне зображення. Однак досі голографія на основі рідких кристалів стикалася з обмеженнями. Більшість підходів накладають рідкі кристали поверх статичних візерункових поверхонь або метаповерхні призначений для зміни фази світлових хвиль певним чином. Хоча ці гібридні рідкокристалічні системи метаповерхні забезпечують певну можливість налаштування, їх складно виготовити, і рідкокристалічний шар зазвичай може надати рівномірні зміни попередньо визначеній фазовій структурі. Це обмежує створення зображень і запобігає проеціювання абсолютно довільних голографічних зображень. Створення рідкокристалічної системи, здатної до універсальної та динамічної голографії, залишається незадоволеною потребою. Тобто до революційного нового дослідження дослідницької групи з трьох університетів Китаю та Сінгапуру. Як повідомляється в журн eLight («Векторна рідкокристалічна голографія»), вчені розробили перший одношаровий рідкокристалічний пристрій, здатний генерувати абсолютно довільні динамічні голографічні зображення, що охоплюють повний видимий колірний спектр. Їхній новий підхід, який вони назвали «векторною голографією», має потенціал, щоб нарешті створити практичні голографічні дисплеї.
Схематичні зображення скалярної та векторної LC-голографії. a Скалярна LC-голографія. Голографічне зображення (кішка) реконструюється з випадковим розподілом фаз при освітленні світлом LCP. b Векторна LC-голографія. Ми просторово мультиплексуємо голограми LC для LCP і RCP в один шар LC, який позначається синім і червоним директорами LC. Два незалежних голографічних зображення (кіт без хвоста та кіт без голови) генеруються з просторово варіативними амплітудами та різницями фаз при освітленні лінійно поляризованим світлом. Ці два зображення частково перекриваються. Векторна картина визначається як розподілом різниці фаз, так і співвідношенням амплітуд. eLight, (CC BY 4.0) Ключем до інновацій команди була розробка способу взяти повний контроль над молекулами рідких кристалів на піксельній основі в межах одного шару. Вони досягли цього, використовуючи цифровий мікродзеркальний пристрій як динамічну фотомаску, що дозволяє їм точно визначати молекулярну орієнтацію в понад мільйоні точок по всьому рідкокристалічному шару з роздільною здатністю приблизно один мікрометр. Одночасно керуючи кутом орієнтації та результуючим зсувом фази, який надається кожному пікселю під час подачі напруги, дослідники могли голографічно визначити цільове світлове поле з повним контролем як над амплітудою, так і над поляризацією хвильового фронту в кожній точці.
Використовуючи цей підхід, вчені змогли створити два повністю незалежних голографічних зображення, одне для світла з лівою круговою поляризацією, а інше – для світла з правою круговою поляризацією. Потім вони винахідливо поєднали ці два зображення в єдиний рідкокристалічний малюнок за допомогою нещодавно розробленого алгоритму обчислення голограм. При освітленні світлом будь-якої поляризації ця комбінована голограма створює цільове зображення для цієї руки з одного боку, але з однаковим і протилежним зсувом фаз між ними. Таким чином, поляризація світла трансформується певним чином у кожній точці хвильового фронту, що виходить.
Використовуючи вхідне світло, що містить рівну суміш обох кругових поляризацій, дослідники могли змусити два голографічні зображення взаємодіяти, фактично надаючи їм контроль на рівні пікселів над результуючою поляризацією в кожній точці, включаючи можливість створювати точки лінійної поляризації під будь-яким кутом. . Співвідношення амплітуди та фази між двома круговими поляризаціями визначає стан поляризації, який прокладає шлях на сфері Пуанкаре, графічне представлення всіх можливих поляризацій, коли голограма проходить.
Використовуючи цей контроль поляризації як додатковий ступінь свободи, команда продемонструвала кілька чудових можливостей. Вони створили голографічне зображення годинника, на якому годинна та хвилинна стрілки проектувалися з протилежними круговими поляризаціями, а числа були закодовані як специфічні лінійні поляризації під різними кутами, зашифровуючи повний час у спосіб, який можна виявити лише за допомогою аналізу поляризації. Що ще більш вражаюче, вони згенерували голографічні зображення Місяця, в яких і амплітуда, що змінюється в просторі, і поляризація одночасно контролювалися абсолютно довільним чином.
Застосовуючи електричне поле, вчені могли налаштовувати та перемикати ці голографічні проекції в режимі реального часу завдяки динамічній реакції молекул рідкого кристала. Вони навіть створили голографічне відео футболіста, який виконує штрафний удар, у якому різні часові кадри були мультиплексовані в каналах лінійної поляризації, і їх можна було переглядати послідовно, обертаючи поляризаційний аналізатор. Вся система виявилася високоефективною: понад 60% вхідного світла перетворюється на потрібний голографічний хвильовий фронт у всьому видимому спектрі, що є ключовою перевагою в порівнянні з вузькосмуговим характером підходів на основі метаповерхні.
Завдяки цій новаторській роботі дослідники відкрили абсолютно нову парадигму рідкокристалічної голографії. Їхній підхід поляризаційного мультиплексування експоненціально розширює інформаційну ємність голограм і дозволяє повністю контролювати реконструйовані світлові поля. Простота їхньої одношарової конструкції в поєднанні зі швидким відгуком і широкосмуговою здатністю рідких кристалів робить їх платформу унікальною для створення динамічних голографічних дисплеїв. Повнокольорове голографічне відео в реальному часі тепер доступне.
Заглядаючи вперед, дослідники передбачають широкий спектр застосувань своєї технології векторної голографії. Зашифровані голографічні зображення можна використовувати як нову універсальну платформу для безпеки та боротьби з підробками. Голографічні проекції можуть створити нові дисплеї доповненої та віртуальної реальності. Довільне керування як амплітудою світла, так і поляризацією може уможливити створення нових типів оптичних пасток і маніпуляцій для біологічних досліджень і наноскладання. Оскільки команда вдосконалює свій процес виготовлення та збільшує розмір своїх рідкокристалічних голограм, ці та багато інших можливостей готові стати реальністю.
Розробка першого одношарового рідкокристалічного пристрою, здатного повністю динамічно контролювати голографічні світлові поля, безсумнівно, є знаковим досягненням. Повністю використовуючи рідку природу рідких кристалів і об’єднавши керування амплітудою та поляризацією в єдину структуру, дослідники досягли того, що раніше вважалося неможливим за допомогою рідкокристалічної голографії.
By
Майкл
Бергер
– Майкл є автором трьох книг Королівського товариства хімії:
Нано-суспільство: розсув кордони технологій,
Нанотехнології: Майбутнє крихітне та
Наноінженерія: навички та інструменти, що роблять технологію невидимою
Copyright ©
ТОВ «Нановерк».
Станьте запрошеним автором Spotlight! Приєднуйтесь до нашої великої та зростаючої групи гості дописувачі. Ви щойно опублікували наукову роботу чи маєте інші цікаві розробки, якими можете поділитися з нанотехнологічною спільнотою? Ось як опублікувати на nanowerk.com.
- Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
- ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
- PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
- джерело: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64826.php
- : має
- :є
- $UP
- 10
- 11
- 2%
- 31
- 32
- 4
- 7
- 8
- 9
- a
- здатність
- Здатний
- досягнутий
- досягнення
- через
- Додатковий
- просування
- попереду
- алгоритм
- так
- ВСІ
- Дозволити
- дозволяє
- an
- аналіз
- та
- кут
- будь-який
- застосування
- прикладної
- Застосування
- підхід
- підходи
- приблизно
- довільний
- ЕСТЬ
- AS
- At
- збільшено
- автор
- заснований
- основа
- BE
- ставати
- буття
- Бергер
- між
- синій
- книги
- обидва
- Межі
- прорив
- прориви
- широкосмуговий
- але
- by
- CAN
- не може
- можливості
- можливості
- здатний
- потужність
- захоплений
- КПП
- Центр
- виклик
- зміна
- змінилися
- Зміни
- канали
- хімія
- Китай
- кругової
- годинник
- color
- комбінований
- об'єднання
- Комунікація
- співтовариство
- переконливий
- повний
- повністю
- комплекс
- що містить
- триває
- контроль
- контроль
- управління
- перероблений
- може
- створювати
- створений
- створює
- створення
- кристал
- Дата
- десятиліття
- визначати
- певний
- Визначає
- Ступінь
- продемонстрований
- глибина
- дизайн
- призначений
- бажаний
- певний
- розвиненою
- розвивається
- розробка
- події
- пристрій
- різниця
- Відмінності
- різний
- цифровий
- Директори
- дисплей
- дисплеїв
- розподіл
- мрія
- керований
- динамічний
- кожен
- легко
- Освіта
- фактично
- ефективний
- або
- електричний
- включіть
- охоплюючий
- зашифрованих
- Машинобудування
- розваги
- Весь
- повністю
- передбачення
- рівним
- Ефір (ETH)
- Навіть
- Кожен
- захоплюючий
- розширюється
- експоненціально
- стикаються
- факт
- поле
- Поля
- фільми
- в кінці кінців
- Перший
- футбол
- для
- Рамки
- Безкоштовна
- Freedom
- від
- Повний
- повністю
- далі
- майбутнє
- породжувати
- генерується
- покоління
- GIF
- дає
- схопити
- новаторський
- Group
- Зростання
- гість
- Руки
- Мати
- голова
- дуже
- Голограма
- Голограми
- голографічний
- голографії
- годину
- Як
- How To
- Однак
- HTTPS
- гібрид
- Illusion
- зображення
- генерація зображень
- зображень
- уяву
- неможливе
- in
- У тому числі
- незалежний
- зазначений
- інформація
- інновація
- вхід
- Інтеграція
- взаємодіяти
- втручатися
- втручання
- в
- сам
- приєднатися
- журнал
- JPG
- просто
- ключ
- удар
- орієнтир
- великий
- пізніше
- шар
- ЖК-дисплей
- залишити
- використання
- лежить
- світло
- Світлі поля
- недоліки
- лінійний
- лінійно
- Рідина
- логотип
- Довго
- шукати
- зробити
- РОБОТИ
- Робить
- маніпуляції
- манера
- багато
- Матеріали
- Може..
- Медіа
- Майкл
- Середній
- мільйона
- хвилин
- змішувати
- молекулярний
- Moon
- більше
- найбільш
- повинен
- ім'я
- нанотехнології
- природа
- Необхідність
- Нові
- Нова платформа
- нещодавно
- роман
- зараз
- номера
- об'єкт
- of
- від
- on
- ONE
- тільки
- відкритий
- протилежний
- оптичний
- or
- Інше
- наші
- з
- над
- Папір
- парадигма
- шлях
- Викрійки
- моделі
- перспектива
- фаза
- PHP
- піксель
- платформа
- plato
- Інформація про дані Платона
- PlatoData
- гравець
- точка
- точок
- готовий
- положення
- можливостей
- це можливо
- потенціал
- потенційно
- Практичний
- точно
- запобігає
- раніше
- процес
- випускає
- прогнозовані
- Прогнози
- доведений
- забезпечувати
- громадськість
- публікувати
- опублікований
- видавець
- Натискання
- випадковий
- діапазон
- швидко
- співвідношення
- досягати
- реального часу
- Реальність
- нещодавно
- запис
- запис
- червоний
- відображено
- відносини
- спирається
- залишився
- чудовий
- Повідомляється
- подання
- дослідження
- Дослідники
- дозвіл
- відповідь
- результуючий
- в результаті
- Показали
- право
- королівський
- s
- ваги
- науково-фантастичний
- наука
- науковий
- Вчені
- безпеку
- Послідовність
- кілька
- Поділитись
- зсув
- сторона
- простота
- одночасно
- Сінгапур
- один
- Розмір
- навички
- менше
- суспільство
- деякі
- напруга
- конкретний
- спектр
- сфера
- Прожектор
- стан
- статичний
- структур
- Вивчення
- перемикач
- система
- Systems
- Приймати
- взяття
- Мета
- команда
- технології
- техніка
- Технологія
- ніж
- Дякую
- Що
- Команда
- Майбутнє
- інформація
- їх
- Їх
- потім
- Ці
- вони
- це
- думка
- три
- тривимірний
- через
- Таким чином
- час
- до
- інструменти
- топ
- традиційний
- перетворений
- пастки
- мелодія
- налаштований
- ПЕРЕГЛЯД
- два
- Типи
- типово
- єдиний
- однозначно
- університети
- незадоволений
- до
- Updates
- URL
- використовуваний
- використання
- варіант
- різний
- різнобічний
- Відео
- переглянуті
- глядач
- Віртуальний
- Віртуальна реальність
- видимий
- візуалізації
- Напруга
- було
- хвилі
- шлях..
- способи
- we
- були
- Що
- коли
- який
- в той час як
- всі
- широкий
- Широкий діапазон
- з
- в
- без
- Work
- ви
- вашу
- зефірнет
Більше від Нановерк
Кремнієві наношипи видаляють 96% вірусних частинок
Вихідний вузол: 2527496
Часова мітка: Березень 26, 2024
Нейроморфний синапс, створений із основних матеріалів для OLED-телевізорів
Вихідний вузол: 2031493
Часова мітка: Березень 24, 2023
Наночастинки, виготовлені з вірусів рослин, можуть стати новим союзником фермерів у боротьбі зі шкідниками
Вихідний вузол: 2284402
Часова мітка: Вересень 21, 2023
Роботизований інтерфейс справляється з легким дотиком
Вихідний вузол: 2512467
Часова мітка: Березень 12, 2024
Стратегія нанокапсулювання для легкого аналізу та обробки нерозчинних ароматичних полімерів у воді
Вихідний вузол: 2201975
Часова мітка: Серпень 8, 2023
Вчені знайшли простий спосіб створити атомно-тонкі металеві шари для нових технологій
Вихідний вузол: 2028170
Часова мітка: Березень 24, 2023
Дослідники створили найбільш водовідштовхувальну поверхню
Вихідний вузол: 2343483
Часова мітка: Жовтень 23, 2023
У центрі клітини: Нове уявлення про використання ліків на основі нанотехнологій
Вихідний вузол: 1910647
Часова мітка: Січень 20, 2023
Нанороботична система представляє нові можливості для боротьби з грибковими інфекціями
Вихідний вузол: 2111718
Часова мітка: Травень 26, 2023
Дослідники використовують ферменти для розробки нового класу матеріалів для біокаталітичних процесів
Вихідний вузол: 2205406
Часова мітка: Серпень 10, 2023
Гідрогелі, що скорочуються, розширюють можливості нанофабрикації
Вихідний вузол: 1856267
Часова мітка: Грудень 22, 2022
Покращення діагностики атеросклерозу за допомогою ультрамалих наночастинок карбонату кальцію
Вихідний вузол: 2269916
Часова мітка: Вересень 14, 2023