最初の伸縮性ホログラフィックディスプレイが発表

近年の材料科学の大きな進歩の1つは、自然界には見られない光学特性を備えたメタマテリアルとメタサーフェスの開発です。これらの材料には、電磁波と相互作用して光を反射、曲げ、歪ませる繰り返し要素が含まれています。

このようにして、研究者は負の屈折率、超解像レンズ、さらには不可視のマントを備えた材料を構築しました。反射面でも同じようなトリックが可能です。研究者たちは、フラットレンズ、渦ビーム発生器、さらにはコンピューターで生成されたホログラムとしても機能するメタサーフェスを作成しました。

そして、それは興味深い問題を提起します。材料科学者がこの技術をどれだけ先に進めることができるのでしょうか。

今日、私たちはフィラデルフィアのペンシルベニア大学のステファニー・マレクと仲間たちの仕事に感謝します。彼らはホログラムをメタサーフェスに印刷し、フィルムが引き伸ばされるとそれがどのように変化するかを示しました。この作品は、拡大するにつれて表示される情報を切り替える新しい種類のディスプレイへの道を示しています。

メタサーフェスは理論的には単純です。アイデアは、小さな導電性ロッドの配列が、光がそれらから反射する方法に影響を与える可能性があるということです。ロッドの向きを空間的に変化させることで、反射光のパターンを作り出すことができます。そこから、ホログラムを作成するために導電性ロッドを配置する方法を理解するのは簡単なコンピューター計算です。

最初のタスクは、金ナノロッドの配列を作成し、それらをフレキシブルフィルム（この場合はPDMAと呼ばれる一種のコンタクトレンズのようなポリマー）に埋め込むことです。マレクと共同でこれを行うには、シリコンウェーハをプラスチックで覆い、フォトリソグラフィーを使用して目的のパターンを作成します。

次に、残りのプラスチックを金でコーティングし、PDMAを表面に注ぎ、金の棒を覆い、その間の隙間を埋める層を形成します。

最後に、チームはこのPDMA層を剥がし、金のナノロッドを一緒に取ります。その結果、目的のホログラムを作成するパターンで金ナノロッドを含むPDMAの薄層が得られます。

マレクと共同研究者は、表面から異なる距離に現れる2つ以上の画像を含むホログラムを作成することでもう少し進んでいます。次に、層を伸ばすとナノロッド間の距離が変化し、ホログラムが拡大し、フィルムからの距離が変化することを示しています。

それは面白い効果を生み出します。特定の距離からホログラムを見る人は誰でも、最初のホログラムが2番目のホログラムに変形し、フィルムが引き伸ばされてリラックスすると再び元に戻るのを見ることができます。ストレッチすると、これらのデバイスは、表示されたホログラフィック画像を複数の異なる画像間で切り替えることができます。

チームは、1、2、円、正方形、三角形などを表示する多数のホログラムを使用してアイデアをテストしました。

そしてそれは、この技術がまったく新しい種類のディスプレイに使用できることを示唆しています。伸縮性のあるメタサーフェスホログラムは、バーチャルリアリティ、フラットディスプレイ、光通信などのアプリケーションに役立つ可能性があります。たとえば、ズームレンズとして機能する伸縮性のあるメタサーフェスをすでに実証しているマレク氏は、伸縮すると倍率が1.7倍になります。

メタサーフェスはようやく商業の世界に近づいたようです。この開発やその他の開発が市場にどのように現れるかを見てみたいと思います。

参照： arxiv.org/abs/1702.03810 ：伸縮性基板上のひずみ多重化メタ表面ホログラム

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