Der Begriff „Meta“ bedeutet ein Konzept der Transzendenz oder des Übertreffens. Bei der Anwendung auf Materialien umfassen Metamaterialien künstlich hergestellte Substanzen, die Eigenschaften aufweisen, die in der Umwelt nicht natürlich vorkommen. Metaoberflächen, die sich durch ihre Dünnheit und Leichtigkeit auszeichnen, haben großes Interesse als potenzielle Komponente für den Einbau in tragbare Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR)-Geräte geweckt, um die holographische Erzeugung zu erleichtern. Dennoch ist es wichtig zu beachten, dass Metaoberflächen inhärente Einschränkungen aufweisen, wie z. B. ihre begrenzte Kapazität zur Speicherung von Informationen und ihre Fähigkeit, Hologramme ausschließlich im sichtbaren Spektrum zu erzeugen.
Dem Forschungsteam bestehend aus Professor Junsuk Rho von der Fakultät für Maschinenbau und der Fakultät für Chemieingenieurwesen und Joohoon Kim von der Fakultät für Maschinenbau der Pohang University of Science and Technology (POSTECH) ist es gelungen, Metahologramme zu erzeugen, die für beide anwendbar sind sichtbare und ultraviolette Spektralbereiche. Die Forschungsergebnisse wurden in veröffentlicht Nanoskalige Horizonte.
Die Beschränkung der Hologrammerzeugung auf den sichtbaren Spektralbereich wurde hauptsächlich auf die Lichtabsorption zurückgeführt, die die meisten Objekte im ultravioletten Bereich aufweisen. Das Forschungsteam hat diese Herausforderung jedoch effektiv gemeistert, indem es eine dünne Schicht speziell formulierter Gaszusammensetzungen in die Metaoberflächen eingearbeitet hat, wodurch erhebliche Verbesserungen der holographischen Übertragungseffizienz sowohl im sichtbaren als auch im ultravioletten Bereich erzielt wurden.
Darüber hinaus ist es dem Team gelungen, zwei unterschiedliche holographische Phasenprofile auf einer einzigen Metaoberfläche zu kodieren. Die Polarisationseigenschaften des Lichts bestimmen seine Ausbreitung im Raum. Der Ansatz des Teams nutzt dieses Phänomen und ermöglicht die Bereitstellung holografischer Informationen sowohl für im Uhrzeigersinn zirkular polarisiertes Licht als auch für gegen den Uhrzeigersinn zirkular polarisiertes Licht, wodurch die Menge der auf Metaoberflächen kodierten Informationen effektiv verdoppelt wird.
Um die praktische Umsetzung zu erleichtern, verwendete das Team Flüssigkristall, eine häufig verwendete Komponente in Mobiltelefonen und LCD-Displays, die eine bequeme Manipulation der Drehrichtung des Lichts ermöglicht. Die experimentellen Ergebnisse zeigten, dass sich das Licht in Abwesenheit eines elektrischen Feldes im Uhrzeigersinn dreht und dadurch ein Hologramm vom Typ A erzeugt. Umgekehrt induziert das Anlegen eines elektrischen Feldes eine andere Drehrichtung des Lichts, was zur Erzeugung eines Hologramms vom Typ B führt. Im Wesentlichen entwickelte das Forschungsteam ein Gerät, das je nach Vorhandensein oder Fehlen eines elektrischen Feldes unterschiedliche Hologramme darstellen kann.
Professor Junsuk Rho, der die Forschung leitete, betonte diesen Durchbruch mit dem Kommentar: „Diese Studie ist insofern von Bedeutung, als sie die Einschränkungen überwindet, die mit Metahologrammen verbunden sind, die ausschließlich auf den sichtbaren Bereich anwendbar sind, und wir die gleichzeitige Erzeugung von Metahologrammen in beiden Bereichen erreicht haben.“ den sichtbaren und den UV-Bereich.“ Er fügte hinzu: „Diese vorgeschlagene Metaoberfläche kann vielversprechende Anwendungen in Sicherheitstechnologien wie Maßnahmen zur Fälschungsbekämpfung, Ausweisen und Reisepässen haben.“
Mehr Informationen:
Aqsa Asad et al., Spinisolierte ultraviolett-sichtbare dynamische metaholografische Displays mit Flüssigkristallmodulatoren, Nanoskalige Horizonte (2023). DOI: 10.1039/D2NH00555G