Füüsikud lõid vahukübemest puudutava ja muusikat mängiva 3D-ekraani ({{contentCtrl.commentsTotal}})

Hologrammide läbimõõt jäi alla 10 sentimeetri.
Hologrammide läbimõõt jäi alla 10 sentimeetri. Autor/allikas: Eimontas Jankauskis

Ultraheli ja väikese polüstüreenist koosneva graanuli abil saab luua kolmemõõtmelisi ning käega puudutavaid hologramme, mis mängivad soovi korral ka inimkõrvale kuuldavat muusikat.

Sussexi Ülikooli teadlased.eesotsas Ryuji Hirayamaga kasutasid hologrammide tekitamiseks vanema põlvkonna televiisorites kasutatud nippi. Inimsilm ei näe maailma järjepidevalt, vaid eraldiseisvatest piltidest koosneva seeriana. Kui vahetada pilte piisavalt kiiresti, tekib illusioon sujuvast liikumisest. Ülikiiresti üle fosforekraani elektronkiire libistamise asemel liigutas Hirayama õhus paari millimeetrise läbimõõduga polüstrüreenist koosnevat graanulit ja valgustas seda eri värvi leedlampidega.

Osakese liikumiskiirus ulatus paiguti 8,8 m/s, millest piisas, et tekitada 10-sentimeetrise äärepikkusega kuubi piires kolmemõõtmeline pilt vähem kui 0,1 sekundiga. Ühe sekundi jooksul sai muuta helivälja fookust 40 000 korda sekundis. Üksikud kaadrid vahetusid aju ära petmiseks seeläbi piisavalt kiiresti.

Kolmemõõtmelise kujutise tekitamiseks on kasutatud sarnast taktikat varemgi. Teised töörühmad võtsid osakese kontrollimiseks korraga appi aga ligi kümme korda vähem tillukesi kõlareid. Hirayama töörühm kasutas kokku 512 muundurit. See võimaldas liigutada graanulit järjepidevalt, tegemata mõne millisekundi pikkuseid pause.

Heli ja puuteillusiooni loomiseks pani töörühm osakese vibreerima. Sõltuvalt kasutatud sagedusest tekitasid vallanduvad helilained kõrva jõudes kuuldava heli või näppude ette ümbrusest kõrgema rõhu. Inimestel tekkis mulje hologrammi puudutamisest, kuigi tegelikult olid tunde taga kokku pressitud õhumolekulid.

Helilainete faasi kõrval selle amplituudi peidetud info kasutamisel oli oma miinuspool. Isegi kui graanuli pideva liigutamise asemel tekitatakse sellega akustilisi hologramme vaid neljandiku osa ajast, väheneb helme liikumiskiirus ristisuunas kolmandiku võrra. Eelneva sujuvuse ja lahutusvõime tagamiseks peavad olema hologrammid mõnevõrra väiksemad.

Töörühm pidas kasutatud tehnika küpsuse tõttu võimalikuks, et see jõuab teistest lahendustest varem laboriseinte vahelt argiellu. Juba turul olevates ruumilistes kuvarites projitseeritakse valgusosakesi ülikiiresti vibreerivale ekraanile. Seadme keerukuse tõttu kasutavad seda peaasjalikult vaid muuseumid. Laseri abil õhumolekulidest tekitavad plasmahologrammid on seevastu küll Hirayama loodutest kõrgema lahutusvõimega, kuid oluliselt väiksemad.

Esimese ja sirgjoonelise rakendusalana nägi Hirayama teabe visuaalse esitlemisega seotud rakendusi. Samas saaks kasutada seda näiteks teemaparkides. Pikemas plaanis loodab töörühm arendada tehnikaga edasi 3D-printimist. Parem kontroll prinditavate tilkade täpse asukoha üle avaks võimaluse uute omaduste ja mitmest materjalist koosnevate esemete printimiseks.

Järgmise sammuna loodab luua Hirayama töörühm veelgi suuremaid ja kõrgema lahutusvõimega 3D-hologramme. Selleks tuleks liigutada ühte graanulit veelgi kiiremini või kasutada korraga mitut helmest. Samaaegselt loodavad teadlased kõrvaldada tehnika ühe peamise puuduse. Graanuli asukoha muutmiseks peab asuma kõlaritest koosnev rivi nii selle all kui ka kohal. Selle asukohta mõjutavate jõudude paremal mudeldamisel võib piisata vaid ühel pool asuvatest kõlaritest.

Uurimus ilmus ajakirjas Nature.

Toimetaja: Jaan-Juhan Oidermaa

Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: