嵌入金納米棒的隱形眼鏡可能成為新一代的全息顯示器。

　　近年來，材料學(xué)取得的巨大成就之一就是，合成的超材料和超表面具有自然界中不存在的特殊光學(xué)性質(zhì)。這些材料中的重復(fù)單元可以與電磁波相互作用，反射，彎曲和扭曲光的傳播路徑。

　　目前，研究人員已經(jīng)成功開發(fā)出了負(fù)折射率材料、超分辨率透鏡和可用于隱形斗篷的新材料。在反射學(xué)領(lǐng)域，當(dāng)下熱門的超表面材料可以用于平面透鏡、渦流發(fā)生器，甚至作為計(jì)算機(jī)全息圖像的顯示器。

　　今天，我們將介紹材料科學(xué)家是如何利用這項(xiàng)技術(shù)的。

　　首先，我們要感謝費(fèi)城賓夕法尼亞大學(xué)的斯蒂芬妮(Stephanie Malek)和她的合作伙伴。他們將全息影像打印在一個(gè)超表面上，并且影像會隨著膜的拉伸而變化。這提供了一種全新的顯示器工作方式——通過拉伸來切換顯示的信息。

　　超表面從理論上講并不難理解：無數(shù)微小導(dǎo)電棒陣列的排列方式可以影響光反射的方式 。因此，通過改變導(dǎo)電棒的排列方向，就可以使反射光產(chǎn)生相應(yīng)的圖案。而特定全息圖對應(yīng)的導(dǎo)電棒排列方式可以由簡單的計(jì)算機(jī)程序計(jì)算出來。

　　這種技術(shù)的第一步是將金納米棒陣列嵌入到柔性膜中。在該項(xiàng)研究中，研究人員使用了一種稱為“PDMA”的類似于隱形眼鏡材料的聚合物。實(shí)驗(yàn)中，斯蒂芬妮用塑料材料覆蓋硅晶片，然后用光刻法得到特定的圖案。

　　然后，她在塑料層上鍍一層金，然后將另一層PDMA澆注到表面上，用以覆蓋金納米棒，并填充層與層之間的間隙。

　　最后，研究人員將含有金納米棒的PDMA層剝離，得到了產(chǎn)生全息圖案需要的結(jié)構(gòu)。

　　斯蒂芬妮還進(jìn)一步發(fā)展了這種技術(shù)，通過在距表面不同的地方創(chuàng)建圖案，使一個(gè)全息圖結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)或更多的圖像。另外，通過拉伸，研究人眼可以改變納米棒之間的距離，放大全息圖的信息，并且改變它們與膜之間的距離。

　　斯蒂芬妮說，通過拉伸，我們可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備在不同全息圖像之間的切換。例如，在拉伸狀態(tài)下，全息圖像從第一圖案切換到第二圖案;當(dāng)拉伸力撤銷時(shí)，圖像又恢復(fù)到第一圖案。

　　該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)測試了一些簡單的顯示圖案，例如在顯示數(shù)字“one”之后顯示數(shù)字“two”;在顯示圓形之后顯示正方形和三角形。

　　該技術(shù)還可用于全新的顯示屏。斯蒂芬妮說：“可拉伸超表面全息圖可用于虛擬現(xiàn)實(shí)、平面顯示器和光通信等領(lǐng)域。”目前，研究人員已經(jīng)成功展示了這種材料可以作為變焦透鏡的可拉伸表面，在拉伸后圖像放大1.7倍。

　　超表面正逐漸接近于商業(yè)化，讓我們拭目以待它的發(fā)展吧!

　　參考：https://www.technologyreview.com /s/603732/first-stretchable-holographic-display-unveiled/