Skip to content
Home » Metasurface ontworpen om drie verschillende afbeeldingen te maken, afhankelijk van de verlichting

Metasurface ontworpen om drie verschillende afbeeldingen te maken, afhankelijk van de verlichting

    Metasurface ontworpen om drie verschillende afbeeldingen te maken, afhankelijk van de verlichting
    Metasurface ontworpen om drie verschillende afbeeldingen te maken, afhankelijk van de verlichting

    Schematische illustratie van het driekanaals meta-oppervlak voor nanoprinting in structurele kleuren en holografische beeldvorming met watermerk. Nanobricks met verschillende afmetingen en oriëntaties worden op het transparante substraat gerangschikt. Door de belichtingsconditie en uitgaande polarisatie van licht te veranderen, kunnen drie soorten afbeeldingen worden geproduceerd met het eenvoudige meta-oppervlak. Onder de bestraling van niet-gepolariseerd natuurlijk licht verschijnt een structureel kleuren nanoprintbeeld van landschap op het oppervlak van het meta-oppervlak (kanaal 1). Wanneer een analysator wordt geplaatst om de polarisatierichting van het opkomende licht te regelen, kan het identieke nanoprint-beeld met structurele kleuren maar bedekt met een watermerkpatroon worden waargenomen (kanaal 2). Bovendien kan een centrosymmetrisch holografisch beeld worden geprojecteerd in het verre veld onder de laserverlichting bij 620 nm (kanaal 3). Credit: Optica Express (2022). DOI: 10.1364/OE.472789

    Onderzoekers hebben een metasurface-apparaat ontwikkeld dat drie soorten afbeeldingen kan weergeven, afhankelijk van het verlichtingslicht. Het driekanaalsapparaat kan worden gebruikt als een maatregel tegen namaak of een nieuwe manier bieden om veilig versleutelde informatie te leveren.


    “Metasurfaces zijn kunstmatige materialen met kleine nanostructuren die kunnen worden gebruikt om licht te manipuleren”, zegt onderzoeksteamlid Qi Dai van de Wuhan University in China. “In dit werk hebben we zowel de grootte als de oriëntatie van de nanostructuren benut om een ​​meta-oppervlak met drie werkmodi te ontwerpen.”

    De onderzoekers beschrijven het nieuwe apparaat in Optica Express. Ze toonden ook aan dat, afhankelijk van het gebruikte licht, het meta-oppervlak een holografisch beeld of een nanoprint-afbeelding in structurele kleuren zou genereren met of zonder polarisatie-afhankelijke watermerken.

    “Ons kleine meta-oppervlak kan gemakkelijk worden bevestigd aan valuta, identiteitskaarten, creditcards, certificaten, horloges of ringen voor anti-namaak”, zei Dai. “Omdat dit multifunctionele meta-oppervlak tweevoudige beveiligingen heeft, kan het een eenvoudige maar effectieve aanpak bieden om namaak te bestrijden.”

    Een drie in één apparaat

    Hoewel er andere op metasurface gebaseerde anti-namaakapparaten zijn ontwikkeld, wordt de verborgen informatie meestal teruggevonden aan de oppervlakte of via een far-field holografisch beeld. Om een ​​veiliger driekanaals meta-oppervlak te creëren, hebben de onderzoekers watermerk nanoprinting met structurele kleuren en holografische beeldvorming samengevoegd tot een apparaat, dat is gemaakt van kleine nanoblokjes die op een transparant substraat zijn gerangschikt.

    Metasurface ontworpen om drie verschillende afbeeldingen te maken, afhankelijk van de verlichting

    Onderzoekers hebben een metasurface-apparaat ontwikkeld dat drie soorten afbeeldingen kan weergeven, afhankelijk van het verlichtingslicht. Getoond worden een kleurenafbeelding met nanoprint (a), dezelfde afbeelding met een polarisatie-afhankelijk watermerk (b) en een holografische bloem (c). Krediet: Qi Dai, Universiteit van Wuhan

    Door zorgvuldig de afmetingen en oriëntaties van de nanostenen te ontwerpen, ontwikkelden de onderzoekers een manier om structurele kleurenafbeeldingen te maken die op het oppervlak van het apparaat verschijnen, evenals een holografisch beeld dat in het verre veld verschijnt. In plaats van te vertrouwen op inkten of kleurstoffen, gebruikt structurele kleur nanostructuren met verschillende geometrische parameters om kleur te produceren door het spectrum van doorgelaten of gereflecteerd licht direct te beïnvloeden.

    Het nanoprint-beeld zonder watermerk kan gemakkelijk worden waargenomen onder natuurlijk licht, terwijl hetzelfde beeld bedekt met een watermerkpatroon alleen kan worden gedecodeerd met een optische polarisator. Het holografische beeld in het derde kanaal kan alleen worden bekeken onder coherent laserlicht.

    Extra beveiliging

    “Wanneer ons meta-oppervlak wordt gebruikt voor de bestrijding van namaak, kan de nanoprint in structurele kleuren zonder watermerk gemakkelijk worden waargenomen met een camera op een smartphone”, zegt Dai. “Het patroon met watermerk kan informatie coderen die nodig is om authenticatie te bieden, omdat het alleen verschijnt met behulp van een optische polarisator. Het holografische beeld, dat kan worden gereconstrueerd met een laserpointer, kan worden gebruikt als een tweede beveiligingslaag.”

    Metasurface ontworpen om drie verschillende afbeeldingen te maken, afhankelijk van de verlichting

    Voor het experiment werden de holografische beelden gevisualiseerd met behulp van een optisch pad bestaande uit een continuümlaser, iris, lens, het monster en een optisch scherm. Krediet: Qi Dai, Universiteit van Wuhan

    Om het nieuwe metasurface-apparaat te demonstreren, vervaardigden de onderzoekers een monster met behulp van standaard elektronenstraallithografie. De nanoprintafbeeldingen met en zonder watermerk werden waargenomen met behulp van een optische microscoop, terwijl de holografische afbeeldingen werden gevisualiseerd met behulp van een optisch pad bestaande uit een continuümlaser, iris, lens, het monster en een optisch scherm.

    “Onze experimenten toonden aan dat de nanoprinting met structurele kleuren met watermerk een hoge polarisatiegevoeligheid had en een duidelijk beeld met heldere kleureffecten creëerde”, zei Dai. “We ontdekten ook dat het ontworpen meta-oppervlak een holografisch beeld kan creëren over een breed golflengtebereik van 480 nm tot ongeveer 650 nm.”

    De onderzoekers zijn van plan hun nieuwe multifunctionele meta-oppervlakken te combineren met andere materialen zoals vloeibaar kristal en zwarte fosfor om dynamische en veelzijdigere controle van licht te bereiken. Ze willen ook onderzoeken hoe de meta-oppervlakken kunnen worden gebruikt voor optisch computergebruik en biomedische detectie en werken aan manieren om het nieuwe materiaal massaal te produceren.


    Nieuw metasurface-gebaseerd apparaat maakt verschillende afbeeldingen afhankelijk van licht en omgevingsomstandigheden


    Informatie:
    Naixuan Zhao et al, Tri-channel metasurface voor structurele kleuren nanoprinting met watermerk en holografische beeldvorming, Optica Express (2022). DOI: 10.1364/OE.472789

    citaat: Metasurface ontworpen om drie verschillende afbeeldingen te maken, afhankelijk van de verlichting (2022, 27 september) opgehaald op 27 september 2022 van https://phys.org/news/2022-09-metasurface-images-illumination.html

    Op dit document rust copyright. Afgezien van een eerlijke handel ten behoeve van eigen studie of onderzoek, mag niets worden gereproduceerd zonder schriftelijke toestemming. De inhoud wordt uitsluitend ter informatie verstrekt.