(Phys.org) — Door nanopixels te ontwerpen die coderen voor twee sets informatie - of lichtkleuren - binnen dezelfde pixel, onderzoekers hebben een nieuwe methode ontwikkeld om 3D-kleurenafdrukken te maken. Elke pixel kan een van twee kleuren vertonen, afhankelijk van de polarisatie van het licht dat wordt gebruikt om het te verlichten. Dus door de pixels te bekijken onder het licht van beide polarisaties, er zijn twee afzonderlijke afbeeldingen te zien. Als de twee afbeeldingen worden gekozen als enigszins verschoven weergaven van dezelfde scène, beide tegelijk bekijken resulteert in dieptewaarneming en de indruk van een 3D stereoscopisch beeld.

De onderzoekers, onder leiding van professor Joel K.W. Yang, bij A*STAR (het Agentschap voor Wetenschap, technologie en onderzoek) in Singapore, de Nationale Universiteit van Singapore, en de Singapore University of Technology and Design, hebben een artikel gepubliceerd over de nieuwe techniek voor het maken van stereoscopische 3D-kleurenafdrukken in een recent nummer van Natuurcommunicatie .

"We hebben mogelijk de kleinste stereoscopische beelden ooit gemaakt met behulp van pixels gevormd uit plasmonische nanostructuren, "Yang vertelde" Phys.org . "Dergelijke stereoscopische beelden vereisen niet dat de kijker een speciale bril opzet, maar in plaats daarvan, de dieptewaarneming en het 3D-effect worden gecreëerd door simpelweg de afdruk te bekijken door een optische microscoop in combinatie met polarisatoren."

Het werk is gebaseerd op het concept van oppervlakteplasmonresonantie:metalen nanostructuren kunnen verschillende golflengten (kleuren) van licht verstrooien doordat de kleine nanostructuren zelf op verschillende golflengten resoneren. Als een nanostructuur circulair is, zijn resonantie is polarisatie-onafhankelijk omdat de diameter van de cirkel vanuit alle richtingen hetzelfde is. Echter, als een nanostructuur biaxiaal is (zoals een ellips of rechthoek), de resonantie ervan zal afhangen van de polarisatie van het invallende licht. Door de exacte afmetingen van de biaxiale nanopixels aan te passen, onderzoekers kunnen verschillende kleuren genereren onder verschillende polarisaties.

Voortbouwend op deze ideeën, de onderzoekers in de huidige studie hebben aangetoond dat polarisatiegevoelige nanopixels die twee sets informatie coderen, kunnen worden gebruikt om 3D stereoscopische microprints te produceren. Om dit te doen, de onderzoekers creëerden nanopixels uit kleine stukjes aluminium met een diameter van ongeveer honderd nanometer. De wetenschappers experimenteerden met nanopixels in twee verschillende vormen:elliptische en gekoppelde nanovierkante dimeren (een paar vierkanten gescheiden door een zeer kleine opening).

Omdat deze vormen biaxiaal zijn, ze vertonen plasmonische resonanties bij verschillende golflengten voor elke as, waarbij de kleuren vrijwel geheel worden bepaald door de afmeting van de as evenwijdig aan de polarisatierichting. Bijvoorbeeld, een elliptische pixel van 130 nm x 190 nm wordt groen weergegeven onder ja -gepolariseerd licht en paars onder x -gepolariseerd licht. Door de twee pixelvormen te vergelijken, de onderzoekers ontdekten dat de elliptische pixels een breder scala aan polarisatie-afhankelijke kleuren hebben, terwijl de nanosquare-dimeerpixels lagere overspraakniveaus hebben, het minimaliseren van ongewenste menging van kleuren.

Om te demonstreren hoe deze nanopixels 3D-kleurenmicroprints met hoge resolutie mogelijk kunnen maken, de onderzoekers ontwierpen een stereoscopisch beeld met sterren op een 2D-vel door twee enigszins verschoven aanzichten van hetzelfde beeld op hetzelfde gebied te leggen. Toen voegden ze een toe x - en ja -polarisator naar de oculairs van een microscoop. Als je de microprint door deze stereomicroscoop bekijkt, zie je voor elke polarisatie een ander beeld, en de gecombineerde beelden verschijnen als een 3D-beeld.

Naast 3D-prints, de polarisatiegevoelige nanopixels zouden verschillende andere toepassingen kunnen hebben.

"Je kunt je voorstellen dat deze afdrukken worden toegepast op optische informatiecodering of holografie met hoge dichtheid, Yang zei. "3D-beveiligingselementen die moeilijk te repliceren zijn, en die verschillende authenticatieniveaus bieden, kan ook worden gegenereerd voor anti-namaak- en anti-vervalsingstechnologieën."

De onderzoekers merken ook op dat het mogelijk is om pixels te maken die niet slechts twee kunnen coderen, maar drie of meer afbeeldingen in een enkele pixel. Bijvoorbeeld, nanostructuren met circulair asymmetrische vormen kunnen meer dan twee polarisatie-afhankelijke resonanties hebben vanwege de extra circulair gepolariseerde dimensie. De onderzoekers zijn ook van plan stappen te zetten in de richting van commercialisering.

"Vooruit gaan, er is veel belangstelling voor het ontwikkelen van technieken om dergelijke afdrukken te maken met aanzienlijk lagere kosten en een hogere doorvoer, die beide absoluut noodzakelijk zijn om deze technologie op industrieel niveau te kunnen implementeren, ' zei Yang.

© 2014 Fys.org