Dünnstes Hologramm ebnet Weg für neue 3D-Anwendungen

Ein Team von Wissenschaftlern aus Australien und China hat das bislang dünnste Hologramm erschaffen. Es soll die Integration der 3D-Holografie in die Elektronik des Alltags ermöglichen, also in Smartphones, Rechner und Fernseher.

Interaktive 3D-Hologramme nehmen in der Science Fiction von Star Wars bis Avatar einen herausragenden Platz ein. Aber Wissenschaftler, die sie Realität werden lassen wollen, stehen vor der Hürde, Hologramme so dünn zu machen, dass sie sich mit moderner Elektronik vertragen.

Video: Credit RMIT University

Nun hat eine Gruppe unter der Führung von Professor Min Gu, RMIT University, eine Nanohologramm entwickelt, das einfach herzustellen ist, keine 3D-Brillen benötigt und 1000 mal dünner ist, als ein menschliches Haar.

Gu erklärt: „Konventionelle computer-generierte Hologramme sind zu groß für elektronische Geräte, aber unser ultradünnes Hologramm überwindet diese Größenbarriere“. Zudem entstehe es mit einem einfachen und schnellen direkten System für das Laserschreiben, womit sich die Produktion für den Massenmarkt hochskalieren lasse.

Die Integration der Holografie in die alltäglich genutzte Elektronik würde die Anzeigegröße unwichtig machen; ein aufspringendes 3D-Hologramm könne eine Vielfalt von Daten anzeigen, die nicht genau auf ein Smartphone oder eine Smartwatch passten.

Von der medizinischen Diagnostik über Bildung, Datenspeicherung, militärischen Einsatz bis hin zur Cybersicherheit habe die 3D-Holografie das Potenzial, eine Reihe von Branchen umzugestalten, und diese Arbeit sei ein entscheidender Schritt hin zu dieser Revolution.

Konventionelle Hologramme modulieren die Phase des Lichts, um die Illusion dreidimensionaler Tiefe auszulösen. Doch um ausreichend Phasenverschiebungen zu generieren, müssen die Hologramme die Dicke der optischen Wellenlängen aufweisen.

Das Forscherteam der RMIT hat in Zusammenarbeit mit dem Beijing Institute of Technology (BIT) diese Limitierung mit einem 25 Nanometer-Hologramm beseitigt, das auf einem topologischen Isolator-Material basiert, ein Material, dass den niedrigen Brechungskoeffizienten in der oberflächlichen Schicht aufweist, den hohen hingegen in der Hauptmasse.

Der Dünnfilm des topologischen Isolators fungiert als intrinsischer optischer Resonator, der die Phasenverschiebungen für die holografische Bildgebung steigern kann. Dr. Zengyi Yue, Co-Autor des Papers mit Gaolei Xue vom BIT, sieht den nächsten Schritt der Forschung darin, einen starren Dünnfilm zu entwickeln, der sich auf einen LCD-Screen legen lasse und damit ein holografisches 3D-Display ermögliche. Das bedeute, die Pixelgröße des Nanohologramms um mindestens das 10-fache zu schrumpfen. Abgesehen davon, versuche man flexible und elastische Dünnfilme zu schaffen, die auf einer ganzen Reihe von Oberflächen Anwendung finden könnten und damit die Horizonte der holografischen Applikationen erweiterten.

Die Arbeit wird veröffentlicht im Journal Nature Communications (DOI 10.1038/NCOMMS15354) am 18 Mai.

Bild: Still aus dem Video CREDIT RMIT University

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