我们的日常工作和生活正被各种各样的屏幕包围着：手机、电脑、平板、电视、手表……但这些都是二维屏幕 。 即使是近几年悄然兴起的裸眼3D ， 也只是利用人眼睛的视差来“欺骗”视觉神经 ， 让大脑以为看到的是3D图像 。 而且裸眼3D对观众的距离、方位、角度都有严格的要求 ， 观众多的时候容易出问题 。 如何在屏幕设备本身改进的基础上实现真正的三维显示？近日 ， 上海理工大学光子芯片研究院院士与浙江大学邱教授、之江实验室谭德志博士合作 ， 在纳米材料全息显示方面取得重大突破 。 通过在无色透明玻璃中实现带隙可控的三维(3D)半导体量子结构 ， 打开了新型立体彩色显示的“大门” 。
跨学科研究 ， 点亮世界首块纳米三维屏幕
【矿晶鱼是鲤鱼的一种吗，注意看这篇文章！ 晶鱼是一种鱼类吗】从《星球大战》中飘在空中的影像 ， 到2022年跨年演唱会上邓丽君与歌手查理的“合唱” ， 立体显示的概念被越来越多的人所熟知 。 全息技术提供了实现完整三维信息再现的途径 ， 被业界认为是最有希望实现立体显示的技术手段 。 然而 ， 全息技术只能通过将图像投影到某种介质上来揭示 。 此前 ， 美国和日本科学家分别利用蒸汽幕和激光技术解决了介质问题 ， 但由于技术不成熟 ， 成本较高 ， 商业前景不是很乐观 。
那么 ， 全息技术可以应用到屏幕上吗？这是2020年底 ， 理工大学光子芯片研究所辛远副教授向顾敏院士提出的一个想法 。 当然 ， 这个屏幕不是普通的二维屏幕 ， 而是纳米三维显示器 。 “目前显示器的光敏阵列大多分布在一个平面上 ， 科幻片中的立体影像更多的是依赖于人的视觉效果 ， 属于‘立体模仿’ 。 真正的三维显示仍然是一个重大挑战 。 ”
要做纳米立体屏幕的第一个“吃螃蟹者” ， 首先要解决的就是让屏幕透明化 ， 这样才能从各个角度呈现生动立体的影像 。 上海理工大学光子芯片研究院团队与浙江大学团队合作 ， 在飞秒激光诱导钙钛矿纳米晶三维可控分布的无色透明复合材料中应用全息显示 ， 点亮三维量子点 ， 首次实现动态立体彩色全息显示 。
与目前的平板显示相比 ， 新型立体彩色显示具有更高的分辨率和信息容量 ， 也为未来的“屏幕革命”拓展了想象空间 。 “这是一种纳米级的像素控制 ， 精度非常高 ， 分辨率远远高于目前的2D屏幕 。 虽然工业化还有很长的路要走 ， 但至少打开了一扇新的门 。 我想这也是我们科学研究的意义所在 。 ”方圆说 。
“许多顶尖的科研成果都离不开这种跨学科、跨校甚至跨国的合作与交流 ， ”顾敏院士说 。 “我们的工程团队深耕全息领域 ， 而浙大团队在光学材料和飞秒激光与材料的相互作用方面有很深的积累 。 合作成果再次证明了这种科研方法在实现‘0到1’突破中的重要性 。 ”
“实验的第一个成功图像是‘USST’”
显示屏上每个像素的发光效率 ， 每个纳米组合上的光的颜色……对新型三维彩色显示的研究一次又一次地进行着 。 虽然过程枯燥 ， 但方心媛还是融入了属于理工男的浪漫 。 “我们成功实验的第一个图像是‘USST’ ， 这是上海科技大学的英文缩写 。 我和学校属于‘双向走’ 。 ”
事实上 ， 自从丹尼斯盖博发明以来 ， 全息术在存储、加密、成像、光学计算等领域产生了巨大的影响 。 除了用于显示技术领域之外 。 上海科技大学光子芯片研究院团队的“野心”并不止于全息显示领域 。 顾敏院士说：“这项成果可以说是用三维全息技术点亮了三维彩色显示的未来 。 后续 ， 我们希望聚焦全息技术与人工智能的交叉应用 ， 面向国家重大战略需求 ， 获得更有影响力的科研成果 。 ”(中国日报上海分社)
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