نانوآنتن های پلیمری فلزی قابل تعویض الکتریکی که برای فناوری ویدیوی هولوگرافیک ساخته شده‌اند حس حضور واقعی در جلسات را تا سال تواند 2035 به صورت تجاری اتفاق بوجود می آورند.
کنفرانس ویدئویی در طول همه گیری کووید-19 نقش کلیدی ایفا کرده است و قرار است در آینده بر بسیاری از جلسات مسلط شود. برای درک احساس واقعی گفتگوی چهره به چهره، ویدیوی سه بعدی مورد نیاز است و با این حال فناوری هولوگرافیک هنوز وجود ندارد.
محققان دانشگاه اشتوتگارت در آلمان اکنون یک رویکرد کاملاً جدید برای تحقق چنین نمایشگرهای هولوگرافیک پویا ارائه کرده اند که بر اساس نانوآنتن های پلاسمونیک قابل تعویض الکتریکی ساخته شده از پلیمرهای فلزی رسانا است. این عنصر کلیدی فناوری گمشده را برای فعال کردن نمایشگرهای هولوگرافیک با نرخ ویدیو فراهم می کند، که کنفرانس های مجازی را با احساس "زندگی واقعی" فعال می کند
هولوگرام هایی که تصاویر ثابت سه بعدی قابل توجهی ایجاد می کنند به خوبی شناخته شده اند. هولوگرام‌های پویا که با نرخ‌های ویدئویی با استفاده از داده‌های اتصال به اینترنت پرسرعت قابل تعویض هستند، تاکنون امکان‌پذیر نبوده‌اند. پیش از این، عامل محدود کننده وضوح صفحه نمایش بود. تصاویر هولوگرافیک به وضوح 50000 نقطه در اینچ (پیکسل در هر اینچ) نیاز دارند که 100 برابر بیشتر از بهترین نمایشگرهای گوشی هوشمند است. برای چنین وضوحی باید اندازه پیکسل را به نیم میکرومتر (یک هزارم میلی متر) کاهش داد. با این حال، فناوری کریستال مایع کنونی اجازه چنین پیکسل‌های کوچکی را نمی‌دهد و به اندازه پیکسل‌های چند میکرومتری محدود می‌شود.
محققان دانشگاه اشتوتگارت موفق به شکستن این مانع اساسی شده اند. در یک همکاری بین رشته‌ای بین فیزیک و شیمی، آنها ایده استفاده از نانوآنتن‌های پلاسمونیک قابل تعویض الکتریکی با ابعاد تنها چند صد نانومتر و ساخته شده از پلیمرهای رسانا را توسعه دادند.
برای چندین سال، محققان فراسطحی‌هایی ایجاد کردند که هولوگرام‌های سه بعدی ساکن را تولید می‌کردند. با این حال، اجزای آنها یا نانوآنتن‌ها از فلزاتی مانند طلا یا آلومینیوم تشکیل شده‌اند که مانند مواد کریستال مایع معمولی قابل تعویض نیستند. پس از چندین سال جستجو برای مواد مناسب، جولیان کارست، دانشجوی دکترا و دکتر ماریو هنتشل، متخصص نانوفوتونیک از گروه پروفسور هارالد گیسن، همراه با شیمیدان پلیمر پروفسور سابین لودویگز و تیمش، پلیمرهای رسانای الکتریکی را به عنوان کاندیدای احتمالی شناسایی کردند. پلاسمونیک های قابل تعویض سابین لودویگز تخصص خود را در مورد سوئیچینگ الکتروشیمیایی چنین پلیمرهای کاربردی، که در کانون جایزه نوبل شیمی سال 2000 قرار داشت، ارائه داد.
تا کنون چنین موادی بیشتر برای حمل و نقل فعلی در نمایشگرهای انعطاف پذیر و سلول های خورشیدی استفاده می شده است. کارست و هنتشل با همکاری سرپرست اتاق تمیز مونیکا اوبل، فرآیندی را برای نانوساختار پلیمرهای فلزی با استفاده از ترکیبی از لیتوگرافی پرتو الکترونی و اچ توسعه دادند و در نتیجه نانوآنتن‌های پلاسمونیک را ایجاد کردند.
این تیم نشان داد که ظاهر نوری نانوآنتن ها را می توان با اعمال ولتاژ بین منفی و مثبت یک ولت، بین ظاهر یک فلز براق و یک ماده شفاف تغییر داد. این اثر سوئیچینگ حتی در نرخ های ویدئویی 30 هرتز نیز کار می کند. علیرغم اینکه نانوآنتن ها تنها چند ده نانومتر ضخامت دارند و اندازه آنها کمتر از 400 نانومتر است، اما همان کار کریستال های مایع بسیار بزرگتر و ضخیم تر مورد استفاده در فناوری پیشرفته فعلی را انجام می دهند. این دستگاه های جدید به تراکم پیکسلی مورد نیاز در حدود 50000 نقطه در اینچ می رسند.
سمت چپ:تصویری که نانوآنتن پلیمری پلاسمونیک را به حالت دی الکتریک (شیشه ای) نشان می دهد. پرتو نور از پایین فقط بدون انحراف به سمت بالا عبور می کند. سمت راست: تصویری که نانوآنتن پلیمری پلاسمونیک را به حالت فلزی تغییر می دهد. پرتو نور از پایین هنگام عبور از نمونه به طرف منحرف می شود. نور همچنین هنگام حرکت به سمت بالا، دستی خود را تغییر می دهد (جهت چرخش متفاوت نور مارپیچ را ببینید).
کارست یک متاسطح هولوگرام ساده از نانوآنتن‌ها ایجاد کرد که می‌توانست با اعمال ولتاژ، پرتو لیزر مادون قرمز را 10 درجه به یک سمت منحرف کند. در حال حاضر، او در حال کار بر روی ایجاد این انحراف برای بسیاری از زوایای کاربرد در دستگاه های LIDAR در وسایل نقلیه خودمختار است که علاقه شدید به صنعت خودرو دارند. علاوه بر این، کارست یک هولوگرام ایجاد کرد که مانند یک لنز نوری عمل می کند، که می توان آن را به سادگی با اعمال 1± ولت روشن و خاموش کرد. این فناوری برای دوربین‌های گوشی هوشمند یا حسگرهای نوری آینده که می‌توانند با تغییر ولتاژ اعمال‌شده از زاویه باز به تله‌فوتو بزرگ‌نمایی شوند، بسیار مهم است. در حال حاضر، حداکثر چهار لنز برای این عملکرد مورد نیاز است.
در آینده، پروفسور هارالد گیسن و تیمش قصد دارند به تک تک پیکسل ها به صورت جداگانه رسیدگی کنند تا هولوگرام ها را به دلخواه با نرخ ویدئو به صورت پویا تغییر دهند. همچنین، ویژگی‌های نوری نانوآنتن‌های پلیمری باید به محدوده طول موج مرئی منتقل شوند، که نیاز به همکاری با شیمی‌دانان و دانشمندان مواد دارد. همراه با مهندسان، نمایشگرهای نوری یکپارچه و قابل تعویض پویا و اولین هولوگرام های متحرک را می توان در عینک های AR/VR و در نهایت روی صفحه نمایش گوشی های هوشمند و حتی تلویزیون ها ادغام کرد.
با توجه به قانون مور برای فناوری نمایشگر، این پیشرفت تقریباً 100 برابری می تواند در حدود سال 2035 به صورت تجاری اتفاق بیفتد.
های فن تک از شما دعوت می کند نظرات خود را در مورد این مقاله به اشتراک بگذارید