視頻會議在COVID-19大流行期間發(fā)揮了關(guān)鍵作用,，并將在未來主導(dǎo)許多會議,。為了實現(xiàn)面對面對話的真實感覺需要實現(xiàn)三維視頻，然而迄今為止全息技術(shù)仍然缺失。德國斯圖加特大學(xué)的研究人員現(xiàn)在引入了一種全新的方法來實現(xiàn)這種動態(tài)的全息顯示,，其基礎(chǔ)是由導(dǎo)電金屬聚合物制成的可電動切換的等離子體納米天線。

　　這一關(guān)鍵因素為實現(xiàn)視頻速率的全息顯示提供了缺失的技術(shù),，這將使虛擬會議具有“真實生活”的感覺,。詳細(xì)介紹這項工作的論文已于2021年10月28日發(fā)表在權(quán)威雜志《科學(xué)》上。

　　未來的虛擬會議,。右邊的會議成員戴著VR/AR護(hù)目鏡,，上面顯示著左邊女士的全息圖。

　　全息技術(shù)能夠創(chuàng)造令人印象深刻的三維靜態(tài)圖像是眾所周知的,。到目前為止,，利用高速互聯(lián)網(wǎng)連接的數(shù)據(jù)以視頻速率切換的動態(tài)全息圖是不可能的。在此之前,，限制因素是顯示器的分辨率,。全息圖像需要50000dpi（每英寸像素）的分辨率,，這比ZUI好的智能手機(jī)顯示屏高出100倍。為了達(dá)到這樣的分辨率,，我們必須將像素的大小減少到半微米（千分之一毫米）,。然而，目前的液晶技術(shù)不允許有這么小的像素,，被限制在幾微米的像素大小,。

　　斯圖加特大學(xué)的研究人員已經(jīng)成功地打破了這個基本障礙。在物理學(xué)和化學(xué)的跨學(xué)科合作中,，他們提出了使用尺寸僅為幾百納米,、由導(dǎo)電聚合物制成的可電動切換的等離子體納米天線的想法。

　　可用于電動納米天線切換的金屬聚合物元表面的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像,。

　　幾年來,，研究人員已經(jīng)創(chuàng)造了能產(chǎn)生靜態(tài)3D全息圖的元表面。然而,，他們的組件或納米天線由金或鋁等金屬組成,，無法像普通液晶材料那樣進(jìn)行切換。在尋找合適的材料數(shù)年后,，博士生Julian Karst和Harald Giessen教授小組的納米光子學(xué)專家Mario Hentschel博士與高分子化學(xué)家Sabine Ludwigs教授及其團(tuán)隊一起,，確定了導(dǎo)電聚合物為可切換等離子體的可能候選材料。薩賓·路德維希斯貢獻(xiàn)了她在此類功能性聚合物的電化學(xué)開關(guān)方面的專業(yè)知識,，這也是2000年化學(xué)諾貝爾獎的焦點(diǎn),。

　　到目前為止，這種材料主要用于柔性顯示器和太陽能電池中的電流傳輸,。在與潔凈室負(fù)責(zé)人Monika Ubl的合作下,，Karst和Hentschel開發(fā)了一種工藝，利用電子束光刻和蝕刻的組合對金屬聚合物進(jìn)行納米結(jié)構(gòu)化,，從而創(chuàng)造出等離子體納米天線,。研究小組表明，通過施加負(fù)一伏和正一伏之間的電壓,，納米天線的光學(xué)外觀可以在有光澤的金屬和透明材料之間進(jìn)行切換,。這種切換效果甚至在30赫茲的視頻速率下也能發(fā)揮作用。盡管只有幾十納米的厚度和不到400納米的尺寸,，但納米天線與目前ZUI先進(jìn)技術(shù)中使用的更大更厚的液晶做著同樣的工作。這些新設(shè)備達(dá)到了所需的像素密度,，約為50000dpi,。

　　左圖：顯示質(zhì)子聚合物納米天線的圖像，切換到電介質(zhì)（玻璃質(zhì)）狀態(tài),。從底部的光束剛剛通過頂部,，沒有被偏轉(zhuǎn),。右圖：顯示質(zhì)子聚合物納米天線的圖像，切換到金屬狀態(tài),。來自底部的光束在通過樣品時被偏轉(zhuǎn)到側(cè)面,。

　　卡斯特用納米天線創(chuàng)造了一個簡單的全息圖元表面，通過施加電壓可以將紅外激光束偏轉(zhuǎn)10度到一側(cè),。目前,，他正在努力使這種偏轉(zhuǎn)可用于許多角度，以應(yīng)用于自動駕駛車輛的激光雷達(dá)設(shè)備,，這對汽車行業(yè)具有濃厚的興趣,。此外，卡斯特創(chuàng)造了一種全息圖,，其行為就像一個光學(xué)透鏡,，可以打開和關(guān)閉。

　　這項技術(shù)對于未來的智能手機(jī)攝像頭或光學(xué)傳感器至關(guān)重要,，通過切換施加的電壓可以從廣角放大到長焦,。目前，要實現(xiàn)這一功能需要多達(dá)四個鏡頭,。

　　在未來,，哈拉爾德·吉森教授和他的團(tuán)隊的目標(biāo)是單獨(dú)解決每一個像素，以視頻速率動態(tài)地改變?nèi)D的內(nèi)容,。此外,，聚合物納米天線的光學(xué)特性必須轉(zhuǎn)移到可見光波長范圍，這需要與化學(xué)家和材料科學(xué)家合作,。與工程師一起,，集成的、可動態(tài)切換的光學(xué)顯示器和第一個移動全息圖可以被集成到AR/VR護(hù)目鏡中,，并ZUI終集成到智能手機(jī)屏幕甚至電視上,。

　　根據(jù)顯示技術(shù)的摩爾定律，這項技術(shù)可在2035年左右實現(xiàn)商業(yè)化,。