柔性全息顯示器：通過拉伸就能切換顯示信息

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性質。這些材料中的重複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，研究人員已經成功開發出了負折射率材料、超解析度透鏡和可用於隱形斗篷的新材料。在反射學領域，當下熱門的超表面材料可以用於平面透鏡、渦流發生器，甚至作為計算機全息圖像的顯示器。

今天，我們將介紹材料科學家是如何利用這項技術的。

首先，我們要感謝費城賓夕法尼亞大學的斯蒂芬妮（Stephanie Malek）和她的合作夥伴。他們將全息影像列印在一個超表面上，並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。

超表面從理論上講並不難理解：無數微小導電棒陣列的排列方式可以影響光反射的方式。因此，通過改變導電棒的排列方向，就可以使反射光產生相應的圖案。而特定全息圖對應的導電棒排列方式可以由簡單的計算機程序計算出來。

這種技術的第一步是將金納米棒陣列嵌入到柔性膜中。在該項研究中，研究人員使用了一種稱為「PDMA」的類似於隱形眼鏡材料的聚合物。實驗中，斯蒂芬妮用塑料材料覆蓋硅晶片，然後用光刻法得到特定的圖案。

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

最後，研究人員將含有金納米棒的PDMA層剝離，得到了產生全息圖案需要的結構。

斯蒂芬妮還進一步發展了這種技術，通過在距表面不同的地方創建圖案，使一個全息圖結構包含兩個或更多的圖像。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，並且改變它們與膜之間的距離。

斯蒂芬妮說，通過拉伸，我們可以實現設備在不同全息圖像之間的切換。例如，在拉伸狀態下，全息圖像從第一圖案切換到第二圖案；當拉伸力撤銷時，圖像又恢復到第一圖案。

該團隊已經測試了一些簡單的顯示圖案，例如在顯示數字「one」之後顯示數字「two」；在顯示圓形之後顯示正方形和三角形。

該技術還可用於全新的顯示屏。斯蒂芬妮說：「可拉伸超表面全息圖可用於虛擬現實、平面顯示器和光通信等領域。」目前，研究人員已經成功展示了這種材料可以作為變焦透鏡的可拉伸表面，在拉伸後圖像放大1.7倍。

超表面正逐漸接近於商業化，讓我們拭目以待它的發展吧！

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