(Esquerda) Pixels nano-quadrados elípticos e acoplados espalham diferentes comprimentos de onda de luz dependendo da polarização. (Direita) A configuração do estereomicroscópio usa polarizadores diferentes em cada ocular para gerar imagens de duas microimpressões sobrepostas que contêm pixels que apresentam duas imagens deslocadas lateralmente para os olhos esquerdo e direito de um visualizador, resultando em percepção de profundidade. Crédito:Xiao Ming Goh, et al. © 2014 Macmillan Publishers Limited
(Phys.org) - Ao projetar nanopixels que codificam dois conjuntos de informações - ou cores de luz - dentro do mesmo pixel, pesquisadores desenvolveram um novo método para fazer impressões em cores 3D. Cada pixel pode exibir uma de duas cores, dependendo da polarização da luz usada para iluminá-lo. Então, vendo os pixels sob a luz de ambas as polarizações, duas imagens separadas podem ser vistas. Se as duas imagens forem escolhidas para serem vistas ligeiramente deslocadas da mesma cena, visualizar os dois simultaneamente resulta na percepção de profundidade e na impressão de uma imagem estereoscópica 3D.
Os pesquisadores, liderado pelo Professor Joel K.W. Yang, na A * STAR (a Agência para a Ciência, Tecnologia e Pesquisa) em Cingapura, a Universidade Nacional de Cingapura, e a Universidade de Tecnologia e Design de Cingapura, publicaram um artigo sobre a nova técnica para a realização de impressões estereoscópicas em cores 3D em uma edição recente da Nature Communications .
"Nós criamos possivelmente as menores imagens estereoscópicas usando pixels formados a partir de nanoestruturas plasmônicas, "Yang disse Phys.org . "Essas imagens estereoscópicas não exigem que o espectador use óculos especiais, mas ao invés, a percepção de profundidade e o efeito 3D são criados simplesmente pela visualização da impressão por meio de um microscópio óptico acoplado a polarizadores. "
O trabalho é baseado no conceito de ressonância plasmônica de superfície:nanoestruturas metálicas podem espalhar diferentes comprimentos de onda (cores) de luz devido ao fato de que as próprias nanoestruturas minúsculas ressoam em comprimentos de onda diferentes. Se uma nanoestrutura é circular, sua ressonância é independente da polarização porque o diâmetro do círculo é o mesmo em todas as direções. Contudo, se uma nanoestrutura é biaxial (como uma elipse ou retângulo), sua ressonância dependerá da polarização da luz incidente. Ao adaptar as dimensões exatas dos nanopixels biaxiais, os pesquisadores podem gerar cores diferentes em polarizações diferentes.
Com base nessas ideias, os pesquisadores no estudo atual demonstraram que nanopixels sensíveis à polarização que codificam dois conjuntos de informações podem ser usados para produzir microimpressões estereoscópicas 3D. Para fazer isso, os pesquisadores criaram nanopixels de minúsculos pedaços de alumínio com cerca de cem nanômetros de diâmetro. Os cientistas fizeram experiências com nanopixels em duas formas diferentes:dímeros nanosquare elípticos e acoplados (um par de quadrados separados por uma lacuna muito pequena).
Microimpressões de um quadrado e cruzadas impressas na mesma área formada a partir de (a) nanopixels elípticos e (b) pixels nano-quadrados acoplados sob luz polarizada x e y. (c) Imagem SEM da região indicada pela caixa pontilhada em (b). (d) Imagens desacopladas por polarizadores. (e) Sobreposição de imagens em (d) para formar uma imagem estereoscópica com percepção de profundidade. (f) Imagem SEM da região indicada pela caixa pontilhada em (e). Crédito:Xiao Ming Goh, et al. © 2014 Macmillan Publishers Limited
Como essas formas são biaxiais, eles exibem ressonâncias plasmônicas em diferentes comprimentos de onda para cada eixo, com as cores determinadas quase inteiramente pela dimensão do eixo paralelo à direção de polarização. Por exemplo, um pixel elíptico de 130 nm x 190 nm aparece verde sob y - luz polarizada e roxo sob x -luz polarizada. Comparando as duas formas de pixel, os pesquisadores descobriram que os pixels elípticos têm uma gama mais ampla de cores dependentes da polarização, enquanto os pixels de dímero nanosquare têm níveis mais baixos de cross-talk, minimizando a mistura indesejada de cores.
Para demonstrar como esses nanopixels podem permitir microimpressões coloridas 3D de alta resolução, os pesquisadores projetaram uma imagem estereoscópica contendo estrelas em uma folha 2D sobrepondo duas visualizações levemente deslocadas da mesma imagem na mesma área. Em seguida, eles adicionaram um x - e y -polarizador para as oculares de um microscópio. A visualização da microimpressão através deste estereomicroscópio revela uma imagem diferente para cada polarização, e as imagens combinadas aparecem como uma imagem 3D.
Além de impressões 3D, os nanopixels sensíveis à polarização podem ter várias outras aplicações.
"Pode-se imaginar a aplicação dessas impressões para codificação de informação ótica de alta densidade ou holografia, "Yang disse." Elementos de segurança 3D que são difíceis de replicar, e que oferecem diferentes níveis de autenticação, também pode ser gerado para tecnologias anti-falsificação e anti-falsificação. "
Os pesquisadores também observam que é possível fazer pixels que podem codificar não apenas dois, mas três ou mais imagens em um único pixel. Por exemplo, nanoestruturas que têm formas circularmente assimétricas podem ter mais de duas ressonâncias dependentes de polarização devido à dimensão circularmente polarizada adicional. Os pesquisadores também planejam tomar medidas para a comercialização.
"Seguindo em frente, há muito interesse no desenvolvimento de técnicas para a criação de tais impressões com custo significativamente menor e maior rendimento, ambos os quais são essenciais para que esta tecnologia seja implementada em um nível industrial, "Yang disse.
© 2014 Phys.org
