Als onderdeel van een internationale samenwerking met de Southern University of Science and Technology in Shenzhen (China), London Centre for Nanotechnology-onderzoekers van King's College London hebben een nieuwe manier ontwikkeld om 3D-kleurenbeelden te genereren met behulp van een reflecterend meta-oppervlak dat door het hele zichtbare spectrale bereik presteert. Metasurfaces zijn 2D-gemanipuleerde materialen die typisch zijn gemaakt van subgolflengte-elementen, die uitstekende controle bieden over de vormgeving van optische golffronten via de manipulatie van polarisatie, fase en amplitude van het licht. In tegenstelling tot typische metasurface-gebaseerde holografietechnieken, de ontwikkelde methode is niet afhankelijk van verweven nanostructuren voor golflengtemultiplexing of golflengteafhankelijke verlichting buiten de as. In plaats daarvan, de onderzoekers gebruikten speciaal ontworpen identieke aluminium nanostructuren om een ​​hoge efficiëntie van het metaoppervlak over het zichtbare spectrum te bereiken, inclusief de drie belangrijkste RGB-kleuren. Een combinatie van spiegelende en diffuse reflecties werd gebruikt om afbeeldingen van 2D-structuren met 3D-effecten te genereren. De ware waarneming van een 3D-object door schaduweffecten wordt daarom verzekerd door een adequate verandering in de helderheid van het gereflecteerde licht van het vlakke meta-oppervlak als reactie op variaties in de verlichting of observatiehoek. In tegenstelling tot 3D-hologrammen, deze structuur presteert onder onsamenhangende verlichting.

Als proof-of-concept, een afbeelding van een 3D-kubus werd gecodeerd op het meta-oppervlak en verlicht met wit licht. Het geprojecteerde beeld toont schaduweffecten die veranderen afhankelijk van de invalshoek, daarom emuleren het gedrag van een echte 3D-kubus.

De hoofdauteur van het artikel dat in het tijdschrift is gepubliceerd Nano-letters , Dr. Diane Roth zei:"Metasurfaces zijn extreem veelzijdig en hebben het potentieel om vooruitgang mogelijk te maken op veel verschillende wetenschapsgebieden, ofwel nieuwe functionaliteiten introduceren ofwel bestaande technologie kleiner en lichter maken. Het praktische potentieel van ons ontwerp is zeer interessant voor een breed scala aan toepassingen, waaronder beveiligingsfuncties voor bescherming tegen namaak, maar ook voor artistieke doeleinden." Meer in het algemeen geldt de unieke eigenschappen van diffuse meta-oppervlakken kunnen ook van invloed zijn op de ontwikkeling van nieuwe weergavetechnologieën, vlakke lichtdiffusors en geïntegreerde optische componenten.

Resultaten van dit internationale project zijn gepubliceerd in het tijdschrift American Chemical Society Nano-letters .