تصاویر هولوگرافیک سه بعدی
تصاویر هولوگرافیک سه بعدی و نمایشهای شناور در خارج از یک صفحه نمایش به مدت طولانی یکی از موارد مورد علاقه در فیلمهای علمی تخیلی از قبیل پیغام رهایی که توسط R2-D2 در فیلم جنگ ستارگان حمل شد،بوده است.
موفقیت فیلم سه بعدی آواتار ساختهی جیمز کمرون باعث یک علاقهی جهانی بینظیر نسبت به دستگاههای نمایشگر انعطافپذیر،با کیفیت تصویر بالا و شناور شد.
در حقیقت،رویای نمایش بصری یک شی سه بعدی به صورت مداوم باعث سیر تحولات در تکنولوژیهای نمایشگرها در طول دهههای گذشته بوده است.
در حال حاضر اکثر شبیهسازیهای سه بعدی فقط با کمک عینکهای مخصوص قابل دیدن است.ولی سود ایجاد شده توسط این بازار تکنولوژی سه بعدی در سال 2013 از مرز 93.21 میلیارد دلار(تقریباً دو برابر بازار خورشیدی جهانی)گذشته است و انتظار میرود که تا سال 2018 تا 279.27 میلیارد دلار برسد.
صفحه نمایشها با تکنولوژی بالا
تلاشهای صورت گرفته در پژوهشهای مربوط به نانوتکنولوژی به شکل قابل توجهی در دستگاههای نمایشگر پیشرفت داشته است.گرافین،یک لایهی اتمی از مادهی کربن که دو دانشمند به نامهای Geim و Noviselov به خاطر آن در سال 2010 نوبل فیزیک را بردند،به عنوان یک جزء کلیدی برای دستگاههای نمایشگر انعطافپذیر و پوشیدنی پدیدار شد.گرافین به خاطر خواص فوق العادهی الکترونیکی و نوری و استحکام مکانیکی بالا به صورت عمده به عنوان صفحات لمسی در دستگاههای پوشیدنی مانند موبایل‌ها استفاده شده است.
این پیشرفت فنی،دستگاههایی مانند ساعتهای مچی هوشمند،باندهای فیتنس و هدستهای هوشمند را قادر ساخت تا از حالت علمی تخیلی به حالت واقعی انتقال پیدا کنند،حتی با این وجود که نمایشگر هنوز دو بعدی و فلت (صاف) است.
ولی دستگاههای نمایشگر پوشیدنی،به خصوص دستگاههایی با نمایش شناور،یکی از مهمترین و قابل توجهترین گرایشها در این صنعت باقی خواهد ماند و قرار است که هر دو سال دو برابر شود و از 12 میلیارد دلار در سال 2018 فراتر رود.
یک تصویر سه بعدی بدون عینک
در یک مقاله،چاپ امروز در Nature Communications ما نشان میدهیم که چگونه تکنولوژی ما نمایش بر اساس زاویهی ناظر و شناور چند رنگی سه بعدی را در موادی که پایهی آنها گرافین است،تحقق میبخشد.در نهایت،این امر به انتقال از دستگاههای نمایشگر پوشیدنی به سمت نمایشگرهای سه بعدی شناور کمک میکند.
نمایشگر شناور مقدور شده با گرافین،بر پایهی اصول هولوگرافی اختراع شده توسط Dennis Gabor است،کسی که نوبل فیزیک را در سال 1971 به دست آورد.ایدهی هولوگرافی نوری یک روش انقلابی برای ثبت و نمایش مقدار و فاز یک موج نوری ایجاد کرد که از یک موضوع مورد علاقه و مورد توجه ناشی میشود.
درک فیزیکی از نمایشهای سه بعدی هولوگرافیک بر اساس زاویهی ناظر و با شفافیت بالا،متکی بر تولید یک صفحه نمایش هولوگرافیک دیجیتال است که از تعداد زیادی پیکسل تشکیل شده است.
این پیکسلها برای خم کردن نوری که اطلاعات را برای نمایش حمل میکند،استفاده میشوند.زاویهی خمش،توسط شاخص شکست مادهی سازندهی صفحه نمایش اندازهگیری میشود که بر اساس ارتباط هولوگرافیک است.
هر چه شاخص شکست پیکسلها کوچکتر باشد،زاویهی شکست در زمانی که پرتو از هولوگرام عبور میکند بیشتر میشود.این اندازهی نانومتری پیکسلها بکی از مهمترین موارد برای شی سه بعدی بازسازی شده است که به صورت زنده در یک طیف زاویهای وسیع دیده شوند.
این پروسه پیچیده است ولی گام فیزیکی مهم این است که گرم شدن کم شدن نور (photoreduction) را در اکسید گرافین،مشتقات گرافین با ساختارهای فیزیکی مانند و حضور گروههای اکسیژنی اضافی را کنترل کنیم.
در یک پروسهی کاهش نور،بدون داخل کردن هر گونه افزایش دمایی،اکسیدهای گرافین به وسیلهی جذب یک پرتو لیزر پالسی فمتوسکند (عدد 1 با 51 صفر به توان دو)در جهت گرافین،کاهش پیدا میکند.
در طول کاهش نور،یک تغییر در شاخص شکست ایجاد میشود.از طریق چنین کاهش نوری ما قادر هستیم پیکسل شاخص شکست مرتبط با هولوگرافی در مقیاس نانو متر ایجاد کنیم.
تکنیک ما شی سه بعدی شناور بازسازی شده را قادر میسازد که به صورت زنده و طبیعی در یک طیف زاویهای بزرگ تا 52 درجه دیده شود.
این نتیجه مربوط به یک پیشرفت در زاویههای دید با مرتبهی بزرگی 1 است که با نمایشهای سه بعدی هولوگرافیک موجود که با پایهی تعدیل کنندههای کریستال مایع ساخته شدهاند،مقایسه شده و آن نمایشها فقط در حد چند درجه بود.
در حال حاضر،نمایش سه بعدی گرافین شرح داده شده فقط مجاز به استفاده از تصاویری تا اندازهی حد اکثر 1 سانتیمتر است.ولی برای قابلیت درجهبندی بالایی آن در این تکنیک محدودیتی وجود ندارد.
به علت استحکام مکانیکی عالی مواد با پایهی پرافین،تکنیک ما میتواند به انتقال دستگاههای نمایشگر پوشیدنی مقدور شده با گرافین از سمت دو بعدی به سمت نمایشگرهای سه بعدی شناور کمک کند.
قرار است که نمایشگرهای گرافین سه بعدی در مقیاس دهها سانتیمتر تولید شود که این برای دستگاههای نمایشگر پوشیدنی،بسیار عالی است و قرار است ظرف پنج سال آینده در دسترس قرار گیرد.
این تکنولوژی نمایشگر سه بعدی شناور نسل جدید همچنین کاربردهای بالقوهای در زمینههای دستگاههای نظامی،صنعت سرگرمی،آموزش از راه دور و تشخیصی پزشکی دارد.
اصول توضیح داده شده دارای تأثیرات بالقوهای در گسترش اجزای هولوگرافیک تطبیق پذیر و همه کاره است و پیشرفتهای بلند پروازانه در زمینهی برچسبهای ضد جعلسازی،برچسبهای امنیتی،کدهای شناسایی و غیره را پیریزی میکند.
