用纳米粒子可生成等离子共振彩色全息图
- 发布时间：2014-08-27 01:31:43 来源：科技日报 责任编辑：罗伯特
科技日报讯 公元4世纪，罗马人制造了一种名为莱克格斯杯（Lycurgus cup）的特殊玻璃杯，玻璃内分布着精细的金银微粒，能根据光照方向不同改变颜色，光从一边照是绿色，从另一边照是红色的。虽然制造者也未必知道其中原理，但现在我们知道，这是由于表面等离子共振造成的。
据物理学家组织网报道，最近，英国剑桥大学一个研究小组利用这种表面等离子共振构建出新型全息图，就像莱克格斯杯一样。他们把不同大小和形状的银纳米粒子按一定纹理排列在基底上，光会在粒子表面发生不同的散射，全息图也能随之改变颜色。由于粒子能同时产生两种颜色，所以能存储更多信息，在3维显示器、信息存储设备等多领域有着广阔的应用前景。相关论文发表在近期美国《国家科学院学报》上。
“这是受莱克格斯杯独特光学属性的启发。”尤文·蒙特朗格说，“它是基于光源位置不同而改变颜色，与观察者的位置基本无关，和一些贵晶体产生的二向色效应不同。迄今为止，人们还从未在天然材料上发现过‘等离子效应’。”
目前几乎所有的传统全息图都是一种颜色，由于彩色全息图有方向限制，还无法在一个平面上产生彩色全息图。传统全息图的衍射条纹大于光的半波长，研究人员造出的新型全息图与传统的衍射条纹要小于光的半波长，能控制光的干涉，而且衍射波段更窄，由纳米结构的等离子增强光散射产生了彩色效果。
这种亚波长距离带来了许多优势。如两种不同的等离子纳米粒子在亚波长距离能实现多路复用，或结合使用，但不会耦合在一起。利用不同形状和大小的银纳米粒子就能控制颜色，每种纳米粒子都能携带独立信息，存储的信息总量也更多。
目前的设备显示，纳米粒子能在超出衍射界限范围存储并传输独立信息，因此要造出能180度投射的彩色全息图是可能的。研究人员指出，这种投射的幅度甚至超出一个平面，需要用曲面来显示。
论文合著者、剑桥大学的凯勒姆·威廉姆斯说：“除了替代信用卡上的‘彩虹全息图’，这种全息技术还能用于球面投射图像，这是传统光学迄今未能实现的。此外，其还能作为产生动态三维彩色显示器的基础，以及能让光学数据存储设备进一步扩大存储量。”
他们还计划进一步研究该技术的多种应用。蒙特朗格说：“未来研究会集中在等离子效应的调节机制方面，主要目标是整合新的调制方案，造出超薄显示器和动态全息图。”
（常丽君）
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