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(Noticias de Nanowerk) Los investigadores han desarrollado un dispositivo de metasuperficie que puede mostrar tres tipos de imágenes según la luz de iluminación. El dispositivo de tres canales podría usarse como una medida contra la falsificación o proporcionar una nueva forma de transmitir información cifrada de forma segura.
«Las metasuperficies son materiales artificiales con diminutas nanoestructuras que se pueden usar para manipular la luz», dijo Qi Dai, miembro del equipo de investigación de la Universidad de Wuhan en China. «En este trabajo, explotamos tanto el tamaño como la orientación de las nanoestructuras para diseñar una metasuperficie con tres modos de trabajo».
Los investigadores describen el nuevo dispositivo en la revista especializada de Optica Publishing Group Óptica Express («Metasuperficie de tres canales para nanoimpresión de color de estructura con marca de agua e imágenes holográficas»). También demostraron que, dependiendo de la luz utilizada, la metasuperficie produciría una imagen holográfica o una imagen de nanoimpresión estructuralmente coloreada con o sin marcas de agua dependientes de la polarización.
«Nuestra diminuta metasuperficie se podría adherir fácilmente a billetes, tarjetas de identificación, tarjetas de crédito, certificados, relojes o anillos antifalsificación», dijo Dai. «Debido a que esta metasuperficie multifuncional ofrece defensas duales, podría ofrecer un enfoque simple pero efectivo para combatir la falsificación».
Un dispositivo tres en uno
Aunque se han desarrollado otros dispositivos contra la falsificación basados en la metasuperficie, la información oculta normalmente se recupera en la superficie o mediante una imagen holográfica de campo lejano. Para crear una metasuperficie de tres canales más segura, los investigadores fusionaron nanoimpresión de color estructural con marca de agua con imágenes holográficas en un dispositivo compuesto por diminutos nanoladrillos dispuestos sobre un sustrato transparente.
Mediante la ingeniería cuidadosa de los tamaños y las orientaciones de los nanoladrillos, los investigadores desarrollaron una forma de crear imágenes estructurales en color que aparecen en la superficie del dispositivo, así como una imagen holográfica que aparece en el campo lejano. En lugar de depender de tintas o tintes, Structural-Color utiliza nanoestructuras con diferentes parámetros geométricos para crear color al afectar directamente el espectro de luz transmitida o reflejada.
La imagen nanoimpresa en color de estructura sin marca de agua se puede observar fácilmente bajo iluminación de luz natural, mientras que la misma imagen cubierta con un patrón de marca de agua solo se puede decodificar con un polarizador óptico. La imagen holográfica en el tercer canal solo se puede ver bajo luz láser coherente.
Seguridad adicional
«Si nuestra meta-superficie se usa para combatir la falsificación, la nanoimpresión de color texturizado sin marca de agua podría observarse fácilmente con una cámara en un teléfono inteligente», dijo Dai. “El patrón de marca de agua podría codificar la información necesaria para la autenticación, ya que solo aparece con la ayuda de un polarizador óptico. La imagen holográfica, que podría reconstruirse con un puntero láser, podría usarse como una segunda capa de seguridad”.
Para demostrar el nuevo dispositivo de metasuperficie, los investigadores fabricaron una muestra utilizando litografía de haz de electrones estándar. Las imágenes de nanoimpresión con marca de agua y sin marca de agua se observaron con un microscopio óptico, mientras que las imágenes holográficas se visualizaron con un camino óptico que consiste en un láser continuo, un iris, una lente, la muestra y una pantalla óptica.
«Nuestros experimentos mostraron que la nanoimpresión de color de estructura con marca de agua tenía una alta sensibilidad a la polarización y producía una imagen clara con efectos de colores vibrantes», dijo Dai. «También descubrimos que la metasuperficie diseñada puede producir una imagen holográfica en un amplio rango de longitud de onda de 480 nm a aproximadamente 650 nm».
Los investigadores planean combinar sus nuevas metasuperficies multifuncionales con otros materiales como el cristal líquido y el fósforo negro para lograr un control de la luz dinámico y más versátil. También quieren estudiar cómo las metasuperficies podrían usarse para computadoras ópticas y sensores biomédicos, y están trabajando en formas de producir en masa el nuevo material.
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