Uma equipe da Caltech descobriu uma maneira de codificar mais de uma imagem holográfica em uma única superfície sem qualquer perda de resolução. O feito de engenharia derruba uma antiga suposição de que uma única superfície poderia projetar apenas uma única imagem, independentemente do ângulo de iluminação.

A tecnologia depende da capacidade de uma superfície cuidadosamente projetada para refletir a luz de maneira diferente, dependendo do ângulo em que a luz incidente atinge essa superfície.

Hologramas são imagens tridimensionais codificadas em superfícies bidimensionais. Quando a superfície é iluminada com laser, a imagem parece saltar da superfície e se tornar visível. Tradicionalmente, o ângulo em que a luz do laser atinge a superfície é irrelevante - a mesma imagem será visível de qualquer maneira. Isso significa que não importa como você ilumine a superfície, você criará apenas um holograma.

Liderado por Andrei Faraon, professor assistente de física aplicada e ciência dos materiais na Divisão de Engenharia e Ciências Aplicadas, a equipe desenvolveu superfícies de óxido de silício e alumínio cravejadas com dezenas de milhões de minúsculos postes de silício, cada um com apenas centenas de nanômetros de altura. (Para escala, uma mecha de cabelo humano tem 100, 000 nanômetros de largura.) Cada nanopost reflete a luz de maneira diferente devido às variações em sua forma e tamanho, e com base no ângulo da luz que entra.

Essa última propriedade permite que cada postagem atue como um pixel em mais de uma imagem:por exemplo, agindo como um pixel preto se a luz incidente atingir a superfície a 0 graus e um pixel branco se a luz incidente atingir a superfície a 30 graus.

“Cada postagem pode ter uma função dupla. É assim que podemos ter mais de uma imagem codificada na mesma superfície sem perda de resolução, "diz Faraon (BS '04), autor sênior de um artigo sobre o novo material publicado por Revisão Física X em 7 de dezembro.

"Tentativas anteriores de codificar duas imagens em uma única superfície significavam organizar pixels para uma imagem lado a lado com pixels para outra imagem. Esta é a primeira vez que sabemos que todos os pixels em uma superfície estão disponíveis para cada imagem, " ele diz.

Como prova de conceito, O estudante de pós-graduação de Faraon e Caltech Seyedeh Mahsa Kamali (MS '17) projetou e construiu uma superfície que, quando iluminada com um laser diretamente (assim, a 0 graus) projeta um holograma do logotipo Caltech, mas quando iluminado de um ângulo de 30 graus projeta um holograma do logotipo do Departamento de Interações Luz-Material financiadas por Energia no Centro de Pesquisa de Fronteira de Energia de Conversão de Energia, do qual Faraon é o investigador principal.

O processo era trabalhoso. "Criamos uma biblioteca de nanoposts com informações sobre como cada forma reflete a luz em ângulos diferentes. Com base nisso, nós montamos as duas imagens simultaneamente, pixel por pixel, "diz Kamali, o primeiro autor do artigo Physical Review X.

Teoricamente, seria até possível codificar três ou mais imagens em uma única superfície - embora haja limites fundamentais e práticos em um determinado ponto. Por exemplo, Kamali diz que um único grau de diferença no ângulo da luz incidente provavelmente não pode ser suficiente para criar uma nova imagem de alta qualidade. "Ainda estamos explorando até onde essa tecnologia pode ir, " ela diz.

As aplicações práticas da tecnologia incluem melhorias em fones de ouvido de realidade virtual e realidade aumentada. "Ainda estamos muito longe de ver isso no mercado, mas é uma importante demonstração do que é possível, "Faraon diz.