Een hologram duizendmaal dunner dan een mensenhaar maakt de weg vrij voor het toepassen van hologrammen in alledaagse elektronica.

Van Star Wars tot Iron Man: 3D-hologrammen spelen een belangrijke rol in science fiction. Maar inmiddels is het allang geen fictie meer; wetenschappers zijn prima in staat 3D-beelden te maken die vanaf elke hoek kunnen worden bekeken. Er is alleen een bottleneck en dat is dat hologrammen nog niet dun genoeg zijn om toe te passen op moderne elektronica als een smartphone, computer en tv. Daar hebben Australische en Chinese onderzoekers nu een oplossing voor gevonden. Zij maakten ’s werelds dunste hologram.

Bijzonder materiaal

Conventionele hologrammen verschuiven steeds de fase (golfcyclus) van het zichtbare licht om de illusie van driedimensionale diepte te creëren. Maar deze verschuivingen zijn alleen mogelijk als het hologram even dik of dikker is dan de golflengte van het licht: 380 tot 750 nanometer.

Het onderzoeksteam brak deze diktelimiet door ander materiaal te gebruiken, namelijk zogenaamd topologisch isolatormateriaal. Dit nieuwe kwantummateriaal heeft de bijzondere eigenschap dat het een lage brekingsindex heeft aan het oppervlak en een hoge brekingsindex heeft binnenin. Dat wil zeggen: licht dat het stofje binnenkomt zal eerst een beetje afbuigen, maar in de massa sterk afbuigen.

Nu nog naar pixelgrootte

Het kwantumspul gedraagt zich op die manier als een optische resonantiekamer, waar lichtgolven zich elkaar op bepaalde punten versterken. Ook de faseverschuivingen zijn daardoor sterker. Het gevolg: het hologram kan dunner worden. Zo creëerden de onderzoekers een hologram van maar 60 nanometer dik: een nanohologram.

De volgende stap is het ontwikkelen van een starre film die als hologramdisplay moet gaan dienen op alledaagse elektronica. Ook moet het nanohologram niet alleen dunner, maar ook kleiner worden: het moet namelijk slinken naar pixelgrootte. Wij wachten gespannen af!

Bronnen: Nature Communications, RMIT University

Beeld: MagzhanArtykov/CC-by-SA-4.0