Holografski videi postaju stvarnost!

Istraživači Sveučilišta u Stuttgartu predstavili su dinamički holografski prikaz koji se temelji na električnim preklopnim plazmonskim nanoantenama, napravljenim od vodljivih metalnih polimera. Ovaj potpuno novi pristup omogućuje holografske prikaze pri brzini videa, što omogućava virtualne konferencije s osjećajem “stvarnog života”. 

Probijena barijera

Poznati su hologrami koji stvaraju impresivne trodimenzionalne statične slike no dosad nisu bili mogući dinamički hologrami koji se mogu mijenjati pri brzini videa, koristeći podatke s brze internetske veze.

Istraživači razvijaju električno preklopne nanoantene kao osnovu za holografsku video tehnologiju (Sveučilište u Stuttgartu/PI4, Julian Karst)
Istraživači razvijaju električno preklopne nanoantene kao osnovu za holografsku video tehnologiju (Sveučilište u Stuttgartu/PI4, Julian Karst)

Razlučivost zaslona bila je ograničavajući faktor jer holografske slike zahtijevaju razlučivost od 50.000 dpi (piksela po inču) što je sto puta više od najboljih zaslona pametnih telefona. Za takvu razlučivost potrebno je smanjiti veličinu piksela na pola mikrometra. Međutim, trenutna tehnologija tekućih kristala ne dopušta tako male piksele, jer je ograničena na veličinu piksela od nekoliko mikrometara.


Istraživači sa Sveučilišta u Stuttgartu uspjeli su probiti ovu temeljnu barijeru. Razvili su ideju korištenja plazmonskih nanoantena izrađenih od vodljivih polimera.


Vodljivi funkcionalni polimeri

Nekoliko godina istraživači su stvarali metapovršine koje generiraju statične 3D holograme. Međutim, njihove komponente, nanoantene, sastojale su se od metala kao što su zlato ili aluminij, sve dok nisu identificirali električno vodljive polimere kao moguće kandidate za preklopne plazmonike. 

Plazmonska polimerna nanoantena, prebačena u dielektrično (staklasto) stanje (lijevo) i metalno stanje (desno). Svjetlosni snop s dna se odbija u stranu prilikom prolaska kroz uzorak (Sveučilište u Stuttgartu/PI4, Julian Karst)
Plazmonska polimerna nanoantena, prebačena u dielektrično (staklasto) stanje (lijevo) i metalno stanje (desno). Svjetlosni snop s dna se odbija u stranu prilikom prolaska kroz uzorak (Sveučilište u Stuttgartu/PI4, Julian Karst)

Takvi materijali uglavnom su se koristili za prijenos struje u fleksibilnim zaslonima i solarnim ćelijama, sve dok u Stuttgartu nisu razvili proces nanostrukturiranja metalnih polimera pomoću kombinacije litografije elektronske zrake i jetkanja, stvarajući tako plazmonske nanoantene.

Efekt prebacivanja

Optički izgled nanoantena može se mijenjati između sjajnog metala i prozirnog materijala primjenom napona između minus i plus jedan volt. Ovaj efekt prebacivanja radi čak i pri video brzinama od 30 Herca.

Skenirajući elektronski mikroskop (SEM) slika metapovršine metalnog polimera koja se može koristiti za prebacivanje električne nanoantene (Sveučilište u Stuttgartu/PI4, Julian Karst)
Skenirajući elektronski mikroskop (SEM) slika metapovršine metalnog polimera koja se može koristiti za prebacivanje električne nanoantene (Sveučilište u Stuttgartu/PI4, Julian Karst)

Unatoč tome što su tanke nekoliko desetaka nanometara je manje od 400 nanometara, nanoantene rade isti posao kao i puno veći i deblji tekući kristali koji se koriste u trenutnoj najsuvremenijoj tehnologiji. Ovi novi uređaji postižu potrebnu gustoću piksela od oko 50.000 dpi.


Od nanoantena su izradili jednostavnu metapovršinu holograma koja je primjenom napona mogla odbiti infracrvenu lasersku zraku za 10 stupnjeva na jednu stranu. Istraživači trenutno rade na tome da ovaj otklon bude dostupan za mnoge kutove kako bi se mogao primijeniti u LIDAR uređajima u autonomnim vozilima. Izradili su i hologram koji se ponaša poput optičke leće, koja se može uključiti i isključiti jednostavnom primjenom ±1 volta. 

Pokretni hologrami

Ova tehnologija je ključna za buduće kamere pametnih telefona ili optičke senzore koji bi se mogli zumirati od širokokutnog do telefoto objektiva promjenom primijenjenog napona. Trenutačno su za ovu funkciju potrebne do četiri leće.

Izrada i optička podatljivost plazmonskih nanoantena
Izrada i optička podatljivost plazmonskih nanoantena

U budućnosti, integrirani i dinamički promjenjivi optički zasloni i prvi pokretni hologrami mogli bi se integrirati u AR/VR naočale, zaslone pametnih telefona i televizore.