تحقق نمایش هولوگرام‌های سه بعدی در لنز‌های تماسی
به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل ازادونس ساینس، فرامواد‌ها، مواد مهندسی شده‌ای هستند که خواصی دارند که در طبیعت یافت نمی‌شوند. همانطور که از نام آن پیداست، فرا سطح (متاسرفیس) نوعی فراماده است که به سادگی روی یک سطح اعمال می‌شود. این ساختار‌ها اغلب کوچکتر از طول موج نور هستند و آنها را قادر می‌سازد تا امواج الکترومغناطیسی مانند نور و صدا را به روشی منحصر به فرد دستکاری کنند.
«جون سوک رو» «Junsuk Rho» پژوهشگر دانشگاه علم و فناوری پوهانگ در کره جنوبی و مجری این طرح می‌گوید: «فرا سطح‌ها نور را با دقت بالا دستکاری می‌کنند.»
چرا فرا سطح؟
مواد فراسطح در زمینه‌هایی مانند زیست پزشکی، تشخیص گفتار و برداشت انرژی مفید واقع شده اند، اما ادغام آنها در لنز‌های تماسی برای واقعیت مجازی و واقعیت افزوده دشوار است. با این حال، پتانسیل آنها برای پیشی گرفتن از فناوری‌های فعلی به روش‌های قابل توجهی آنها را قانع کننده می‌کند.
رو اظهار داشت: «این لنز‌های تماسی واقعیت افزوده می‌توانند مزایای قابل توجهی نسبت به فناوری‌های موجود ارائه دهند. معمولا توری ها، منشور‌ها یا آینه‌هایی برای ارائه تصویر مجازی از یک منبع نمایشگر واقع در نزدیکی شقیقه به شبکیه وجود دارد. در عین حال، نور صحنه واقعی باید عاری از اثرات پراش ناخواسته باشد. به دلیل پیچیدگی این الزامات طراحی، سیستم نوری حجیم می‌شود».
وی ادامه داد: «از آنجایی که لنز‌ها مستقیما روی چشم قرار می‌گیرند، میدان دید طبیعی را حفظ می‌کنند و سطح بی نظیری از غوطه وری را بدون محدودیت‌های اعمال شده توسط دستگاه‌های خارجی مانند هدست یا عینک فراهم می‌آورند.»
برای این فناوری، جدا از سرگرمی و بازی، برنامه‌های کاربردی بسیار زیادی وجود دارد، از نظارت محیطی، تشخیص هویت، تشخیص و ناوبری در زمان واقعی تا ارائه مسیر‌ها و اطلاعات متنی به طور مستقیم در میدان دید کاربر.
رو گفت: «در محیط‌هایی مانند بهداشت و درمان، لنز‌ها می‌توانند با قرار دادن اطلاعات حیاتی در طول عمل، به یاری جراحان بیایند. علاوه بر این، لنز‌ها می‌توانند برای اهداف نظارت بر سلامت شخصی، داده‌های بیومتریک را به طور بلادرنگ نمایش دهند.».
اما قبل از اینکه هر یک از اینها به نتیجه برسد، باید بر موانع ذاتی تولید فراسطح غلبه کرد. نخست، اطمینان از زیست سازگاری مواد بسیار مهم است، زیرا لنز‌های تماسی به طور مستقیم با چشم در تعامل هستند. روش‌های سنتی انتقال نانوساختار، اغلب زیست سازگاری طولانی مدت را در نظر نمی‌گیرند و نگرانی‌هایی را در مورد ایمنی در طول سایش طولانی مدت ایجاد می‌کنند.
دوم آنکه، حفظ ثبات ساختاری به دلیل ماهیت انعطاف پذیر و مرطوب لنز‌های تماسی دشوار است، که می‌تواند منجر به تغییر شکل یا آسیب نانوساختار‌ها شود؛ و در نهایت، دستیابی به انتقال الگوی دقیق بر روی یک بستر منعطف مانند یک لنز تماسی از نظر فنی چالش برانگیز است.
رو و همکارانش که از سال ۲۰۰۸ روی این زمینه کار می‌کنند، با ایجاد یک روش تولید جدید انگیزه داشتند تا بر چالش‌های مربوط به جاسازی فرامواد در لنز‌های تماسی غلبه کنند. رویکرد آنها بر اسید هیالورونیک متکی است؛ یک مولکول طبیعی که در سراسر بدن، به ویژه در چشم ها، مفاصل و پوست یافت می‌شود.
وی توضیح داد: «ما از آن به عنوان یک قالب نرم استفاده می‌کنیم که امکان انتقال آرام نانوساختار‌های پیچیده را بر روی سطح لنز بدون به خطر انداختن یکپارچگی ساختاری فراسطح فراهم می‌کند. این ماده نقش مهمی در زیست سازگاری و عملکرد لنز‌های تماسی دارد».
فراسطح‌ها معمولا با استفاده از روش‌های ساخت پیشرفته مانند فوتولیتوگرافی یا قرار گرفتن در معرض پرتو الکترونی ایجاد می‌شوند. این روش‌ها شامل پوشاندن یک سطح با مواد حساس به نور، قرار دادن آن در معرض نور یا الکترون‌ها از طریق یک پوشش و توسعه الگو است.
پس از این، مواد مورد نظر دیگری مانند نیمه رسانا‌های الکترونیک، بر روی بستر طرح دار قرار می‌گیرند و حکاکی می‌شوند تا نانوساختار‌های نهایی را تشکیل دهند که به اندازه کافی کوچک هستند تا تابش الکترومغناطیسی را تغییر یا شکل دهند. پس از تکمیل فراسطح، از بستر موقت به ماده نهایی مانند لنز تماسی منتقل می‌شود.
این محققان در فرآیند ساخت خود از رسوب طلا بر روی یک ماده انعطاف پذیر و شبه لاستیکی به نام پلی اورتان آکریلات استفاده کردند که به عنوان اولین قالب برای سطح ساخته شده عمل می‌کند. سپس این لایه طلایی با طرح سه بعدی از این قالب اولیه به یک لایه هیالورونیک اسید هیدراته دوم - برای انتقال نهایی آن به لنز تماسی - منتقل می‌شود که بعد با یک لایه محافظ سیلیکونی پوشش داده می‌شود.
پژوهشگران کره‌ای می‌گویند: «لایه محافظ SiO ۲ که بین مواد لنز تماسی و الگو‌های طلایی قرار دارد، از تماس مستقیم با چشم جلوگیری می‌کند و در نتیجه خطر احتمالی عوارض جانبی را به حداقل می‌رساند.»
لایه سیلیکونی همچنین به عنوان یک موجبَر عمل می‌کند که امواج الکترومغناطیسی را از یک نقطه به نقطه دیگر هدایت می‌کند و نه تنها پایداری لنز، بلکه عملکرد کلی را افزایش می‌دهد.
اکنون قسمت جذاب پروژه فرا می‌رسد: ایجاد هولوگرام با استفاده از فراسطح‌های تعبیه شده در لنز‌های جدید.
هنگامی که نور به فراسطح برخورد می‌کند - این می‌تواند از یک منبع نور کنترل شده از یک دستگاه پوشیدنی یا شاید حتی نور خورشید باشد - هر جزء کوچک و با دقت طراحی شده، شدت، زاویه و جهت نور را تغییر می‌دهد تا تصویر هولوگرافیکی که قابلیت مشاهده دارد را بسازد.
در این فناوری، تصاویر ثابت هستند، اما محققان قصد دارند آن را به گونه‌ای توسعه دهند که بتوان ویدئو‌های هولوگرافی پویا را با تعبیه یک فراسطح طراحی شده برای عملکرد به عنوان یک پخش کننده و منبع نور مانند میکرو LED در لنز‌های تماسی تولید کنند.
قبل از هر یک از این موارد، ایمنی باید به طور کامل ارزیابی شود و فناوری بیشتر توسعه یابد. مراحل بعدی شامل آزمایش زنده گسترده برای ارزیابی ایمنی طولانی مدت و عملکرد لنز‌ها در شرایط واقعی است.
این دانشمندان قصد دارند فرآیند تولید را برای اطمینان از مقیاس پذیری و مقرون به صرفه بودن برای تولید تجاری اصلاح کنند. تأییدیه‌های نظارتی نیز گامی حیاتی خواهد بود، زیرا باید مطابقت با استاندارد‌های ایمنی دستگاه‌های پزشکی را نشان دهند.
انتهای پیام/