В самом простом варианте голограмма представляет собой двухмерное или трёхмерное изображение предмета на фотопластине, полученное с помощью лазерного излучения. Для её создания необходимо, чтобы на фотопластину одновременно попали два пучка света: лазерный луч и его отражение от предмета. Достигается это обычно с помощью системы зеркал.
Пучки накладываются друг на друга (интерферируют) и в конечном итоге образуют на фотопластине картинку из чередующихся очень узких тёмных и светлых полос (получается интерференционная картина). Если на такую пластину посветить лазером той же частоты, что и первоначальный луч, проявится объёмное изображение предмета. При определённых условиях восстановление изображения возможно и с помощью дневного света.
Разрешение, контрастность и угол обзора такого изображения во многом зависят от типа пластины (регистрирующего материала), на которой фиксируется изображение. Другими словами, конечный результат напрямую зависит, например, от количества "пикселей" пластины.
В новом варианте голограммы, описанном в журнале Advanced Materials, в роли такой пластины выступает массив многослойных углеродных нанотрубок, выращенных на подложке из кремния. Нанотрубки выполняют роль дифракционных элементов или пикселей, рассеивающих свет.
Исследователи из Центра молекулярных материалов для фотоники и электроники в Кембридже (CMMPE) выбрали этот материал, поскольку он обладает уникальной проводимостью и способностью рассеивать свет.
Выращенные нанотрубки состоят всего из нескольких слоёв атомов углерода, свёрнутых в цилиндр. Каждая из них представляет собой самый маленький из когда-либо созданных пикселей. Толщина одной трубки составляет всего несколько нанометров, что в 700 раз тоньше человеческого волоса.
Для демонстрации свойств материала исследователи создали статичное двухмерное голографическое изображение слова Cambridge.
"Крошечные размеры пикселей заставляют свет рассеиваться под большими углами, увеличивая поле зрения конечного изображения, — поясняет руководитель исследования доктор Хейдер Батт (Haider Butt). – Кроме того, чем меньше размер пикселя, тем выше разрешение голограммы".
Полученная небольшая голограмма — только начало. Дисплеи на основе углеродных нанотрубок не только обладают высоким разрешением, но и ультрачувствительны к изменениям в материале и входящем свете.
Разработчики уверены, что не за горами создание нового поколения высокочувствительных голографических датчиков, ощущающих расстояние, движение, наклон, температуру и плотность биологических материалов.
Кто знает, может быть через какое-то время люди смогут общаться на расстоянии как герои киноэпопеи "Звёздных войн" (Star Wars), имея перед собой объёмное движущееся изображение собеседника.
Исследователи также отмечают, что одной из приоритетных задач в данном направлении развития голографии является поиск менее дорогих наноматериалов, не уступающих по характеристикам углеродным нанотрубкам.
Также по теме:
Видео: Интерактивная голограмма – средство связи из будущего
Инженеры собрали самый гибкий транзистор на нанотрубках
Транзистор из нанотрубки впервые победил своего кремниевого собрата
Российские ученые разработали уникальный наноматериал
Углеродные нанотрубки: от разработки к применению
