Одним из самых больших достижений в области материаловедения в последние годы стала разработка метаматериалов и метапокрытий с оптическими свойствами, которые не встречаются в природе. Эти материалы содержат повторяющиеся элементы, которые под воздействием электромагнитных волн отражают, изгибают и искажают свет.
Таким образом, исследователи создали материалы с отрицательным показателем преломления, линзы с супер-разрешением и даже плащи-невидимки. Подобного рода трюки возможны и с отражающими поверхностями. Исследователи создали метаповерхности, которые работают как плоские линзы, образующие вихревой луч, и даже как голограммы, генерируемые компьютером.
Это порождает интересный вопрос — насколько далеко ученые зайдут в развитии этой технологии?
Благодаря работе Стефани Малек и ее коллег из Университета штата Пенсильвания в Филадельфии. Они напечатали голограмму на метаповерхности и показали, как она меняется, когда пленка растягивается. Данный опыт открывает возможность создания нового вида дисплеев, который изменяет отображаемую информацию в зависимости от степени растяжения.
Метаповерхности просты в теории. Идея заключается в том, что массив крошечных проводящих стержней может оказывать влияние на степень отражения света. В зависимости от расположения стержней в пространстве можно создавать шаблоны в отраженном свете. Таким образом, с помощью простого компьютерного расчета можно скомпоновать проводящие стержни таким образом, чтобы создать нужную голограмму.
Первоочередной задачей является создание массива золотых наностержней и помещение их на гибкую пленку, в данном случае в одну из разновидностей полимера, похожего на материал контактных линз, под названием Полидиметилакриламид (PDMA). Малек сотоварищи делают это, покрывая кремниевую пластину пластмассой, а затем с помощью фотолитографии вырезают нужный шаблон.
После этого они покрывают получившийся кусок пластика золотом и наносят на поверхность слой Полидиметилакриламида, который покрывает золотые стержни и заполняет промежутки между ними.
Наконец, команда снимает этот слой PDMA вместе с золотыми наностержнями. в результате получается тонкий слой полиэтилакриламида с золотыми наностержнями, которые вместе и создают нужную голограмму.
Малек со своей командой пошли дальше и создали голограмму, содержащую два или более изображений, которые появляются на различных расстояниях от поверхности. Затем они продемонстрировали, как растягивание поверхности изменяет расстояние между наностержнями, увеличивая голограммы и меняя их удаление от пленки.
Это порождает интересный эффект. При просмотре голограммы с определенного расстояния видно, как одна голограмма трансформируется в другую по мере растягивания и сжатия пленки. «При растягивании, такие устройства могут переключить показываемое голографическое изображение между несколькими отличными друг от друга образами,» говорят, Малек и Ко.
Предполагается, что технология может быть использована для совершенно нового вида дисплея. «Растягивающиеся метаповерхности, генерирующие голограммы могут оказаться полезными для таких приложений, как виртуальная реальность, плоских дисплеев и оптической связи,» сказала Малек, которая уже продемонстрировала растягивающуюся метаповерхность, применяемую качестве зум-объектива, поддерживающего увеличение в 1,7 раза при растягивании.
Похоже, метаповерхности уже готовы к выходу на рынок. Интересно будет на это посмотреть.
