Закройте на мгновение глаза и изобразите голограмму. Подержи в голове какое-то время, затем открой глаза и продолжай читать.
Готов?
Как выглядело изображение? Вот предположение: синее мерцающее изображение, проецируемое на разреженный воздух, видимое под любым углом - немного похоже на голограммы из фильмов «Звездных войн». («Помоги мне Оби-Ван Кеноби! Ты моя единственная надежда!»)
В реальном мире, тем не менее, смотреть на голограмму не так много, как смотреть на физический объект. Лазеры необходимо использовать для проецирования изображения на какую-то среду, например лист пластика и стекла, который изгибает и отражает свет, так что изображение кажется трехмерному зрителю. Но они работают только тогда, когда глаз зрителя находится в довольно узкой плоскости обзора, почти прямо напротив выступающих лазеров. (HowStuffWorks имеет довольно хорошее объяснение такого рода системы.)
Однако теперь команда исследователей из Университета Бригама Янга разработала новое устройство, которое создает действительно скульптурные трехмерные изображения, похожие на голограммы, но на стероидах. Проекции от их «Оптического отображения ловушек» (OTD), описанные в статье, опубликованной 24 января в журнале Nature, ведут себя намного больше, чем изображение принцессы Леи, чем любые настоящие голограммы.
OTD использует странную технологию, называемую фотофоретической оптической ловушкой, которая позволяет исследователям поднимать мелкие частицы и управлять ими по воздуху. Исследователи пишут, что оптическая ловушка поражает частицу лучом "почти невидимого" света. (Длина волны света составляет 405 нанометров, прямо у нижнего края того, что люди могут воспринимать.)
Этот свет нагревает частицу с одной стороны - пятнышко целлюлозы от 5 до 100 микрометров (диапазон от одной десятой размера типичной бактерии до чуть большего диаметра среднего человеческого волоса). Исследователи писали, что неравномерный нагрев создает силы, действующие на частицу, заставляя ее двигаться от горячей стороны к ее холодной стороне. Тогда частица действует как маленький двигатель, двигаясь в любом направлении, противоположном тому, как направлена ее нагретая сторона.
Используя этот метод, команда смогла точно контролировать движения частицы со скоростью до 1827 миллиметров в секунду (71,9 дюйма в секунду или около 4,1 мили в час) в течение нескольких часов за один раз.
Как только частица оказалась в ловушке, команда ударила его разноцветными лазерами во время движения. Частица, движущаяся достаточно быстро, может размазывать этот цвет и свет в пространстве с точки зрения камеры или человеческого глаза, создавая иллюзию полностью трехмерного объекта.
И эффект мощный. Используя OTD, команда создала полноцветные изображения с высоким разрешением, которые можно было просматривать под любым углом - хотя в основном они занимали небольшой объем, всего несколько сантиметров (дюйм или два) с каждой стороны.
Это изображение показывает призму, которая выглядела совершенно по-разному, если смотреть под разными углами, как настоящая призма.
На этом изображении изображен человек в длинном пальто с уменьшенной версией, показывающей настройки проектора.
Исследователи даже смогли построить световые скульптуры, которые обернуты вокруг других объектов, как маленькая модель человеческой руки в верхней части этой статьи ...
Конечно, как и любая технология, OTD имеет свои ограничения. Максимальная скорость частицы ограничивает размер и сложность изображений, которые может генерировать OTD, и текущая версия создает легкий «всплеск» на поверхности напротив лазеров.
Следующим шагом, как писали исследователи, является попытка использовать различные виды частиц; работать с несколькими частицами одновременно; и улучшить фокусировку лазеров, чтобы решить хотя бы некоторые из этих проблем.
