Матеріалознавці з університетів Пекіна і Шаньсі розробили голограму на основі метаматеріалів, здатну незалежно керувати фазою трьох різних довжин хвиль світла. З її допомогою можна закодувати кольорове зображення. Дослідження опубліковано в журналі, коротко про нього повідомляє Phys.org.
Голограма - фізичний носій, на якому записано інформацію про інтенсивність і фазу світла, наприклад, відображеного від деякого об'єкта. За її допомогою можна повністю відновити хвильове поле відбиття від об'єкта, не маючи самого об'єкта під рукою. Традиційна голографія дозволяє створювати реалістичні монохромні тривимірні зображення. Для того, щоб відобразити амплітуду світла хвилі світла можна використовувати звичайні фотоматеріали, а для фіксації фази застосовують опорний лазер, що інтерферує з відображеним випромінюванням від об'єкта. Створення кольорових голограм вимагає послідовного накладання зображень за допомогою лазерів різних кольорів.
У новій роботі автори створили голограму зображення квітки за допомогою метаматеріалів. Вона складається з окремих пікселів розміром близько 370 нанометрів, кожен з яких складається з чотирьох субпікселів - кремнієвих паралелепіпедів різної форми. Останні контролюють фазу лазера, що розсіюються на них, - два для синього (473 нанометри), один для зеленого (532 нанометри) і один для червоного (633 нанометри). Орієнтуючи заздалегідь певним чином субпікселі в пікселі вчені домагалися необхідних параметрів відбитого світла.
За словами вчених, головним завданням було домогтися незалежного управління різними довжинами хвиль. Автори показали, що підхід із субпікселями-наноблоками можна використовувати як для монохромних голограм (при цьому їх колір можна варіювати в широких межах), так і для кольорових. В останньому випадку різні частини зображення, що реконструюється з голограми, можуть мати різний колір. Наприклад, квітка може бути червоною, її стебель - зеленим, а горщик - синім.
Як зазначають матеріалознавці, ефективність відновлення кольорів у запропонованому методі на порядок вище, ніж у описаних способів кольорової голографії. У майбутньому вчені планують використовувати як основу матеріали, які гірше поглинають видиме світло - це дозволить додатково поліпшити ефективність відновлення світлового поля за голограмою.
Метаматеріалами називають такі матеріали, властивості яких (наприклад, оптичні) визначаються більшою мірою не речовинами, з яких вони складаються, а періодичними структурами, які ці речовини утворюють. Одним з класичних прикладів метаматеріалів є середовища з негативним коефіцієнтом заломлення.
Раніше за допомогою метаматеріалів вченим вдалося створити плоскі лінзи для видимого світла, які за своїми властивостями виявилися не гіршими, ніж існуючі традиційні оптичні схеми. Також з їх допомогою фізики підняли дозвіл магнітно-резонансної томографії.