Метаматериалы приспособили для получения голограмм

Ученые из США нашли способ получения сверхтонких голограмм, толщина которых в 23 раза меньше длины волны света, в котором можно наблюдать изображение. Для демонстрации своего метода физики показали висящее в десяти микрометрах над поверхностью позолоченной стеклянной пластины слово. Подробности приводятся в статье для журнала Nature Communications, а кратко о работе физиков рассказывается в сообщении университета Пердью.

Исследователи из университета Пердью использовали стеклянную пластину, покрытую слоем золота толщиной всего около тридцати нанометров. Ученые смогли добиться того, что при прохождении через пластину красного света криптон-аргонового лазера над пластинкой возникали буквы, складывающиеся в слово Purdue — название университета, где были проведены эксперименты.

При этом поверхность была покрыта не просто однородным слоем золота, а слоем, в котором были прорезаны V-образные щели размером в десятки раз меньше длины волны света. Каждая щель вела себя как наноантенна, и в ней возникали колебания электромагнитного поля, называемые плазмонами. Сочетание многих плазмонов меняло конфигурацию прошедшей через пластинку световой волны. Волновой фронт после прохождения через пластину выглядел так, как если бы его источником была бы светящаяся надпись, расположенная в 10 микрометрах выше поверхности.

В том же номере Nature Communications, где описана работа американской группы, представлена статья международного коллектива, получившего схожий результат за счет расположения на поверхности стеклянной пластины наночастиц в виде стержней. Обычная голография тоже основана на неоднородностях прозрачной среды, через которую проходит свет, но метаматериал может быть намного тоньше. Обычная голограмма требует наложить в момент снимка друг на друга две световые волны (одна от лазера, вторая отражается от объекта) и потемнения в материале возникают за счет интерференции этих волн друг с другом. Этот эффект не требует целенаправленно менять структуру поверхности, но для него слой фотоэмульсии должен быть намного толще длины волны.