視頻會(huì)議在COVID-19大流行期間發(fā)揮了關(guān)鍵作用，并將在未來(lái)主導(dǎo)許多會(huì)議,。為了實(shí)現(xiàn)面對(duì)面對(duì)話的真實(shí)感覺(jué)需要實(shí)現(xiàn)三維視頻,，然而迄今為止全息技術(shù)仍然缺失。德國(guó)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(lái)實(shí)現(xiàn)這種動(dòng)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(dòng)切換的等離子體納米天線,。

　　這一關(guān)鍵因素為實(shí)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(huì)議具有“真實(shí)生活”的感覺(jué),。詳細(xì)介紹這項(xiàng)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(lái)的虛擬會(huì)議。右邊的會(huì)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(dòng)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(gè)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(dòng)切換的等離子體納米天線的想法,。

　　可用于電動(dòng)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(lái),，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(wú)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(zhuān)家Mario Hentschel博士與高分子化學(xué)家Sabine Ludwigs教授及其團(tuán)隊(duì)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(lèi)功能性聚合物的電化學(xué)開(kāi)關(guān)方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí),，這也是2000年化學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)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(yáng)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(kāi)發(fā)了一種工藝，利用電子束光刻和蝕刻的組合對(duì)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(guò)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(guò)頂部,，沒(méi)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(lái)自底部的光束在通過(guò)樣品時(shí)被偏轉(zhuǎn)到側(cè)面,。

　　卡斯特用納米天線創(chuàng)造了一個(gè)簡(jiǎn)單的全息圖元表面,，通過(guò)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(dòng)駕駛車(chē)輛的激光雷達(dá)設(shè)備，這對(duì)汽車(chē)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(gè)光學(xué)透鏡,，可以打開(kāi)和關(guān)閉,。

　　這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于未來(lái)的智能手機(jī)攝像頭或光學(xué)傳感器至關(guān)重要，通過(guò)切換施加的電壓可以從廣角放大到長(zhǎng)焦,。目前,，要實(shí)現(xiàn)這一功能需要多達(dá)四個(gè)鏡頭。

　　在未來(lái),，哈拉爾德·吉森教授和他的團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是單獨(dú)解決每一個(gè)像素,，以視頻速率動(dòng)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(jiàn)光波長(zhǎng)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(dòng)態(tài)切換的光學(xué)顯示器和第一個(gè)移動(dòng)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(xiàng)技術(shù)可在2035年左右實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。