Μια ερευνητική ομάδα από το University of St Andrews παρουσίασε μια καινοτομία που μπορεί να αλλάξει ριζικά τον τρόπο με τον οποίο χρησιμοποιούμε τις οθόνες και την οπτική τεχνολογία. Συνδυάζοντας δύο προηγμένες μεθόδους, τις οθόνες OLED και τις ολογραφικές μεταεπιφάνειες, οι ερευνητές κατάφεραν να δημιουργήσουν το βασικό δομικό στοιχείο για πραγματικά ολογραφικά συστήματα. Το επίτευγμα αυτό ανοίγει τον δρόμο για συσκευές που θα μπορούν να προβάλλουν ολοκληρωμένες τρισδιάστατες εικόνες, όχι με περίπλοκα laser αλλά μέσα από ένα απλό pixel.
Μέχρι σήμερα, τα ολογράμματα δημιουργούνταν σχεδόν αποκλειστικά μέσω χρήσης laser. Αυτό έκανε την τεχνολογία δύσκολη, ακριβή και δύσκολα εφαρμόσιμη σε καταναλωτικά προϊόντα. Η ομάδα του University of St Andrews απέδειξε ότι τα OLEDs, σε συνδυασμό με μεταεπιφάνειες, μπορούν να προσφέρουν μια πολύ πιο πρακτική λύση. Η προσέγγιση αυτή είναι πιο συμπαγής, πιο οικονομική και πιο εύκολη στην υλοποίηση, κάτι που επιτρέπει να ξεπεραστούν τα μεγαλύτερα εμπόδια για τη διάδοση των ολογραμμάτων σε μαζική κλίμακα.
Οι οργανικές δίοδοι εκπομπής φωτός, γνωστές ως OLEDs, είναι λεπτά φιλμ που χρησιμοποιούνται ήδη σε smartphones και τηλεοράσεις. Λόγω της επίπεδης μορφής και της δυνατότητας εκπομπής φωτός σε επιφάνεια, τα OLEDs βρίσκουν εφαρμογές σε τομείς όπως η ασύρματη οπτική επικοινωνία, η βιοφωτονική και η ανίχνευση. Το μεγάλο τους πλεονέκτημα είναι η εύκολη ενσωμάτωση με άλλες τεχνολογίες, ανοίγοντας τον δρόμο για μικροσκοπικές πλατφόρμες φωτονικής.
Από την άλλη πλευρά, οι ολογραφικές μεταεπιφάνειες αποτελούνται από εξαιρετικά μικροσκοπικές δομές, γνωστές ως meta-atoms, με μέγεθος που αντιστοιχεί περίπου στο ένα χιλιοστό του πλάτους μιας ανθρώπινης τρίχας. Ο ρόλος τους είναι να χειρίζονται τις ιδιότητες του φωτός με τρόπο που να δημιουργούν περίπλοκα μοτίβα – δηλαδή ολογράμματα. Η χρήση τους εκτείνεται από την αποθήκευση δεδομένων και την προστασία από παραχάραξη μέχρι τα οπτικά μικροσκόπια και τις προηγμένες απεικονίσεις.
Η μεγάλη καινοτομία έγκειται στο ότι για πρώτη φορά συνδυάζονται οι δύο αυτές τεχνολογίες σε μία συσκευή. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αν κάθε meta-atom σχεδιαστεί προσεκτικά ώστε να ελέγχει το φως που περνά από αυτό, τότε μπορεί να λειτουργήσει σαν pixel μιας metasurface. Όταν το φως των OLEDs διέρχεται μέσα από την επιφάνεια, τα κύματα αλληλεπιδρούν και σχηματίζουν πολύπλοκα πρότυπα, δημιουργώντας μια προγραμματισμένη εικόνα στην άλλη πλευρά. Έτσι, ένα μόνο pixel αρκεί για να παραχθεί μια πλήρης εικόνα, κάτι που μέχρι σήμερα θεωρούταν αδύνατο.
Ο Ifor Samuel, καθηγητής στο School of Physics and Astronomy, δήλωσε ότι η εξέλιξη αυτή ανοίγει έναν εντελώς νέο δρόμο για τη χρήση των OLEDs. Όπως τόνισε, ο συνδυασμός με τις metasurfaces επιτρέπει όχι μόνο τη δημιουργία ολογραμμάτων αλλά και τον συνολικό έλεγχο του φωτός με τρόπους που δεν ήταν εφικτοί στο παρελθόν.
Ο Andrea Di Falco, καθηγητής νανοφωτονικής, υπογράμμισε ότι οι ολογραφικές μεταεπιφάνειες αποτελούν μία από τις πιο ευέλικτες πλατφόρμες υλικών για τον έλεγχο του φωτός. Με τη νέα αυτή μελέτη, ξεπεράστηκε ένα από τα μεγαλύτερα εμπόδια που μέχρι σήμερα εμπόδιζαν την αξιοποίηση των μεταϋλικών σε πρακτικές εφαρμογές. Σύμφωνα με τον ίδιο, η ανακάλυψη αυτή θα επιτρέψει μια θεμελιώδη αλλαγή στην αρχιτεκτονική των ολογραφικών οθονών, ειδικά για εφαρμογές σε virtual και augmented reality.
Την ίδια στιγμή, ο Graham Turnbull, επίσης από το School of Physics and Astronomy, επεσήμανε το πρακτικό πλεονέκτημα: ενώ οι συμβατικές οθόνες OLED χρειάζονται χιλιάδες pixels για να προβάλλουν μια απλή εικόνα, με αυτή την προσέγγιση μπορεί να δημιουργηθεί ολόκληρη εικόνα από ένα μόνο pixel.
Μέχρι σήμερα, οι ερευνητές μπορούσαν να σχηματίσουν μόνο απλά σχήματα με OLEDs, περιορίζοντας την αξιοποίησή τους σε εφαρμογές. Η νέα τεχνική, όμως, ανοίγει τον δρόμο για μικροσκοπικές, ολοκληρωμένες ολογραφικές οθόνες. Εάν η τεχνολογία προχωρήσει, οι συσκευές του μέλλοντος – από smartphones μέχρι συστήματα ψυχαγωγίας και επικοινωνίας – θα μπορούσαν να ενσωματώνουν ελαφριές, οικονομικές και αποδοτικές λύσεις ολογραφίας.
[via]
