Трехканальное устройство представляет собой шаг вперед с потенциальными применениями в борьбе с контрафактной продукцией или предлагает новый способ безопасной доставки зашифрованной информации.
«Метаповерхности — это искусственные материалы с крошечными наноструктурами, которые можно использовать для управления светом», — рассказывает член исследовательской группы Ци Дай. «В этой работе мы использовали как размер, так и ориентацию наноструктур, чтобы спроектировать метаповерхность с тремя режимами работы».
Работа команды описана в Optics Express . Они также показали, что метаповерхность будет генерировать голографическое изображение или структурно-цветное нанопечатное изображение с водяными знаками, зависящими от поляризации, или без них.
«Наша крошечная метаповерхность может быть легко прикреплена к валюте, удостоверениям личности, кредитным картам, сертификатам, часам или кольцам для защиты от подделок», — сказал Дай в своем заявлении. «Поскольку эта многофункциональная метаповерхность имеет двойную защиту, она может обеспечить простой, но эффективный подход к борьбе с подделками».
Были разработаны устройства защиты от подделок на основе метаповерхностей, но скрытая информация обычно извлекается либо с поверхности, либо с помощью голографического изображения в дальней зоне. Чтобы создать более безопасную трехканальную метаповерхность, исследователи объединили структурно-цветную нанопечать с водяными знаками и голографическое изображение в устройство, состоящее из крошечных нанокирпичиков, расположенных на прозрачной подложке.
Говорят, что благодаря тщательному проектированию размеров и ориентации наноблоков исследователи разработали способ создания структурно-цветовых изображений, которые появляются на поверхности устройства, а также голографического изображения, которое появляется в дальнем поле. Вместо того, чтобы полагаться на чернила или красители, структурный цвет использует наноструктуры с различными геометрическими параметрами для получения цвета, напрямую влияя на спектр проходящего или отраженного света.
Структурно-цветное нанопечатное изображение без водяных знаков можно наблюдать при естественном освещении, в то время как такое же изображение, покрытое рисунком водяного знака, можно расшифровать только с помощью оптического поляризатора. Голографическое изображение в третьем канале можно увидеть только в когерентном лазерном свете.
«Когда наша метаповерхность используется для защиты от подделок, структурно-цветную нанопечать без водяных знаков можно легко наблюдать с помощью камеры на смартфоне», — сказал Дай. «Шаблон с водяным знаком может кодировать информацию, необходимую для аутентификации, поскольку он появляется только с помощью оптического поляризатора. Голографическое изображение, которое можно реконструировать с помощью лазерной указки, можно использовать в качестве второго уровня безопасности».
Чтобы продемонстрировать новое устройство метаповерхности, исследователи из Уханьского университета изготовили образец, используя стандартную электронно-лучевую литографию. Изображения нанопечати с водяными знаками и без водяных знаков наблюдали с помощью оптического микроскопа, в то время как голографические изображения визуализировали с использованием оптического пути, состоящего из непрерывного лазера, радужной оболочки, линзы, образца и оптического экрана.
«Наши эксперименты показали, что структурно-цветная нанопечать с водяными знаками обладает высокой поляризационной чувствительностью и создает четкое изображение с яркими цветовыми эффектами», — сказал Дай. «Мы также обнаружили, что разработанная метаповерхность может создавать голографическое изображение в широком диапазоне длин волн от 480 до 650 нм».
Исследователи планируют объединить свои новые многофункциональные метаповерхности с другими материалами, такими как жидкий кристалл и черный фосфор, для достижения динамического и более универсального управления светом. Они также хотят изучить, как метаповерхности могут быть использованы для оптических вычислений и биомедицинского зондирования, и работают над способами массового производства нового материала.
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК
Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов
hello@technovery.com