Des chercheurs ont mis au point une méthode permettant de générer des métahologrammes dans les domaines spectraux visible et ultraviolet, surmontant ainsi les limitations antérieures. Ils ont également conçu un moyen d’encoder deux profils de phase holographique distincts sur une seule métasurface, en tirant parti des caractéristiques de polarisation et des cristaux liquides, ce qui ouvre la voie à des applications potentielles dans les technologies de sécurité. Crédit : Nanoscale Horizons
Le terme « méta » signifie la notion de dépassement ou de transcendance. Lorsque cette idée est liée aux matériaux, nous parlons de « métamatériaux », qui sont des substances produites synthétiquement présentant des propriétés qui ne sont pas naturellement présentes dans notre environnement.
Les métasurfaces, reconnues pour leurs propriétés de légèreté et de minceur, ont suscité une grande attention en tant que constituants potentiels à intégrer dans les appareils mobiles de réalité augmentée (RA) et de réalité virtuelle (RV) pour faciliter la génération holographique.
Néanmoins, il est important de noter que les métasurfaces ont des limites inhérentes, telles que leur capacité restreinte à stocker des informations et leur capacité à générer des hologrammes uniquement dans le spectre visible.
L’équipe de recherche composée du professeur Junsuk Rho du département de génie mécanique et du département de génie chimique et de Joohoon Kim du département de génie mécanique de l’université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH) a réussi à générer des méta-hologrammes applicables aux régions spectrales du visible et de l’ultraviolet.
(Gauche) Lorsqu’un champ électrique n’est pas appliqué, les cellules à cristaux liquides s’alignent linéairement, ce qui fait tourner la lumière dans le sens des aiguilles d’une montre. À l’inverse, lorsqu’un champ électrique est appliqué, la disposition des cellules à cristaux liquides devient non linéaire, ce qui fait tourner la lumière dans une direction différente. (À droite) La nouvelle approche facilite la génération de deux hologrammes distincts en les concevant de manière à ce qu’ils réagissent à la direction de la lumière. Crédit : POSTECH
Les résultats de la recherche ont été publiés dans la couverture intérieure de Nanoscale Horizons, une revue internationale réputée.
La limitation de la production d’hologrammes à la gamme spectrale visible a été principalement attribuée à l’absorption de la lumière par la plupart des objets dans le régime ultraviolet.
Toutefois, l’équipe de recherche a relevé efficacement ce défi en incorporant une fine couche de compositions gazeuses spécialement formulées dans les métasurfaces, ce qui a permis d’améliorer considérablement l’efficacité de la transmission holographique dans le visible et l’ultraviolet.
En outre, l’équipe a réussi à coder deux profils de phase holographiques distincts sur une seule métasurface. Les caractéristiques de polarisation de la lumière régissent sa propagation dans l’espace.
En tirant parti de ce phénomène, l’approche de l’équipe permet de fournir des informations holographiques à la fois pour la lumière polarisée circulairement dans le sens des aiguilles d’une montre et pour la lumière polarisée circulairement dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, ce qui double effectivement la quantité d’informations encodées sur les métasurfaces.
Pour faciliter la mise en œuvre pratique, l’équipe a utilisé des cristaux liquides, un composant couramment utilisé dans les téléphones portables et les écrans LCD, qui permet de manipuler facilement la direction du spin de la lumière. Les résultats expérimentaux ont démontré qu’en l’absence de champ électrique, la lumière tourne dans le sens des aiguilles d’une montre, générant ainsi un hologramme de type A.
Inversement, l’application d’un champ électrique induit un sens de rotation différent de la lumière, ce qui permet de générer un hologramme de type B. En substance, l’équipe de recherche a conçu un dispositif capable de présenter des hologrammes distincts en fonction de la présence ou de l’absence d’un champ électrique.
Le professeur Junsuk Rho, qui a dirigé les recherches, a souligné cette avancée en déclarant : « Cette étude est importante en ce sens qu’elle surmonte les limites associées aux métahologrammes uniquement applicables au régime visible et que nous sommes parvenus à générer simultanément des métahologrammes dans les domaines visible et UV. » Il a ajouté : « La métasurface proposée peut avoir des applications prometteuses dans les technologies de sécurité telles que les mesures anti-contrefaçon, les identifications et les passeports. »
Référence : « Spin-isolated ultraviolet-visible dynamic meta-holographic displays with liquid crystal modulators » par Aqsa Asad, Joohoon Kim, Hafiz Saad Khaliq, Nasir Mahmood, Jehan Akbar, Muhammad Tariq Saeed Chani, Yeseul Kim, Dongmin Jeon, Muhammad Zubair, Muhammad Qasim Mehmood, Yehia Massoud et Junsuk Rho, 18 avril 2023, Nanoscale Horizons.
DOI : 10.1039/D2NH00555G
Cette étude a été réalisée avec le soutien du programme de recherche STEAM (Center for Nano-optics-based Smart Data Security Technology) de la Fondation nationale de la recherche de Corée, financé par le ministère des Sciences et des TIC, et d’un programme du POSCO’s Industry-Academic Integrated Research Center (Centre de recherche intégrée industrie-université).