p Cédulas bancárias e cartões de crédito podem em breve apresentar hologramas anti-falsificação aprimorados, graças a uma 'peneira de fótons' desenvolvida por pesquisadores e colegas de trabalho do A * STAR. p Os hologramas contêm complexos, informações de imagens tridimensionais que os tornam difíceis - mas não impossíveis - de falsificar. Uma maneira de melhorar sua segurança é usar dispositivos sofisticados que aprimoram a resolução holográfica. Dispositivos nanofotônicos implantam matrizes de pixels de dispersão de luz em nanoescala que codificam camadas adicionais de informação por meio de interações ópticas de 'campo próximo' entre lasers e pixels.

p Recentemente, pesquisadores demonstraram que buracos em nanoescala esculpidos em finas folhas de metal são pixels de dispersão de luz eficazes. Surpreendentemente, quando esses nanoholes são arranjados aleatoriamente, em vez de periodicamente, o holograma gerado se torna mais uniforme. Projetar dispositivos com componentes dispostos aleatoriamente, Contudo, é tecnicamente desafiador, já que parâmetros como raio e espaçamento de nanofuro podem variar em uma ampla faixa de valores.

p Para superar esses obstáculos, Jinghua Teng, do Instituto A * STAR de Pesquisa e Engenharia de Materiais, e seus colegas desenvolveram um método teórico que desconstrói o campo difratado complexo de um único nano-furo em expressões analíticas simples que podem ser resolvidas com exatidão. Sobrepondo as soluções juntas, eles podem calcular local, campos elétricos especificados em vez de gastar recursos computacionais significativos para simular numericamente todo o arranjo nanofotônico.

p Os pesquisadores se voltaram para algoritmos genéticos para organizar com eficiência os buracos em um arranjo de peneira de fótons. Ao emparelhar repetidamente, cruzando, e mutantes 'cromossomos' contendo diferentes 'genes' - rótulos de diferentes tamanhos e posições de nanohole - um padrão aperiódico evolui que otimiza o controle de luz holográfica com base nos cálculos simplificados do campo elétrico.

p Próximo, a equipe usou litografia de feixe de elétrons para transformar seu projeto em um dispositivo prático gravando mais de 34, 000 nanofuros aperiódicos em uma fina película de cromo (veja a imagem). O protótipo resultante aumentou a eficiência de difração em quase 50 por cento em comparação com dispositivos nanofotônicos convencionais com resolução de imagem centenas de vezes melhor. Erros holográficos comuns ou 'artefatos', como imagens gêmeas, também foram eliminados por meio dessa técnica.

p "As imagens holográficas de alta qualidade são promissoras para aplicações como anti-falsificação, criptografia óptica e sistema portátil de identificação de informações, "diz Teng." Por exemplo, pode ser usado no combate à falsificação de notas, com seu tamanho ultracompacto, alta qualidade, e até holografias de vários níveis. "

p Os pesquisadores demonstraram outra aplicação de sua abordagem ao projetar um sistema de 'superfocagem' que pode resolver objetos menores do que o comprimento de onda da luz. Com os nanoholes dispostos em anéis concêntricos, a lente da peneira de fótons focaliza a luz em pontos de apenas 200 nanômetros de largura - escalas úteis para imagens biológicas e manipulações ópticas.