利用动态双功能超表面实现全息和彩色显示

      由亚波长电介质/金属纳米谐振器组成的超表面在精确控制入射光的波前方面表现出了前所未有的能力。各种基于超构材料的器件（例如超透镜）在不同应用方面大放异彩。其中一些甚至引发了相应研究领域的革命，彩色纳米打印就是一个突出的例子，单个或几个纳米粒子的光谱响应可以产生明亮生动的结构色，具有衍射极限分辨率和超广色域。在2020年，研究基于高分辨率特性结构色成功实现了有机发光二极管(OLED)的超高像素密度显示，这是向增强现实和生物医学成像等新兴显示应用迈出的关键一步。基于超构材料的全息是另一个重要分支，通过对每个像素的界面相位跳跃进行编码，计算机生成的2D或3D全息可以通过将激光束直接照射在超表面上来简单地重建。高分辨率、广视角和多维多路复用等特点使超构全息在数据存储、模式识别和光学传感方面具有独特的优势。

       超表面在波前调控方面有出色的能力，并以极为先进的性能应用于多个方面，例如彩色纳米打印和基于超材料的全息图。最近，这两个功能已组合成一个超表面来进一步扩展其功能，但目前的双功能超表面大多是静态的，严重阻碍了它们的实际应用。近日，来自哈尔滨工业大学深圳研究生院的Shumin Xiao小组报道了动态双功能超表面的实现。通过控制超表面的光谱和相位响应，将两种不同波长的五个超构全息图与结构颜色进行复用。由于与外界环境的相消干涉和共振，特定波长光的衍射可以在“ON”和“OFF”态之间切换，或者随着周围折射率的变化而保持不变。因此，编码的超构全息图被选择性地打开和关闭，使整个全息图像可动态切换。这一概念为全介电超表面的实际应用迈出了坚实的一步。相关研究发表在杂志《Advanced Materials》上。（刘乐）

       文章链接：https://doi.org/10.1002/adma.202101258