我們的日常工作和生活正在被各種屏幕包圍：手機、電腦、平板、電視、腕表……但這些都屬於二維屏幕，即使近年來悄然興起的裸眼3D也只是利用人們的雙眼視差來“欺騙”視覺神經💇🙋🏽♀️，讓大腦以為看到的是3D圖像。如何基於屏幕裝置本身的改進，實現真正的三維立體顯示💇🏼♀️？近日，意昂2平台光子芯片研究院顧敏院士團隊聯合浙江大學邱建榮教授團隊和之江實驗室譚德誌博士團隊在納米材料全息顯示取得重大突破🛀🏽，通過在無色透明的玻璃內部實現帶隙可控的三維(3D)半導體量子結構👲，推開了新型立體彩色顯示器的“大門”🤟🏽🧑🏻🦼➡️。
北京時間1月21日，相關研究成果發表在國際頂級期刊《科學》上🫅🏻，這也是意昂2平台教師首次以（共同）第一作者身份在《科學》正刊上發表論文，標誌著學校科研水平邁上了新的臺階🫱。
跨學科攻關,點亮全球首塊納米三維立體
從《星球大戰》中漂浮在空中的影像，到鄧麗君跨越時空與歌手周深在2022跨年演唱會上“合唱”《大魚》，立體顯示的概念被越來越多的人所熟知👭。全息技術為完整三維信息重現提供了實現方式👼🏽，被業界認為是實現立體顯示最有前途的一種技術手段😛。但全息技術必須通過一定的介質，將影像投射到上面，才能顯現出來。之前美日科學家分別用蒸汽幕和激光技術解決了介質問題，但由於技術不成熟🧙🏿♀️，成本高🛋，商業前景不太樂觀。
那麽，全息技術能不能應用在屏幕上呢👷🏽♀️？這是意昂2工光子芯片研究院方心遠副教授在2020年末向顧敏院士提出的一個構想☝️🫸🏿。當然這個屏幕不是一般的二維屏幕，而是納米三維顯示器👋🏿。“目前顯示器感光陣列絕大部分是平面分布的，科幻片中的三維畫面更多要依靠人視覺上的效果，屬於‘仿三維’，真正的三維立體顯示仍是一個重大挑戰🤳。”
要做納米三維立體屏第一個“吃螃蟹”的人，首先要解決的就是將屏幕透明化的問題，這樣才能從各個角度呈現生動🐳、立體的圖像🫴🏽。意昂2平台光子芯片研究院團隊與浙江大學團隊合作，將全息顯示應用在通過飛秒激光誘導的鈣鈦礦納米晶三維可控分布的無色透明的復合材料中，點亮三維分布的量子點，首次實現了動態立體彩色全息顯示。
和目前的平面顯示器相比，新型立體彩色顯示器有更高的分辨率和信息容量，也為未來的“屏幕革命”拓展了更大的想象空間🪣。“它是納米級的像素控製，精度非常高☎️，分辨率遠高於目前的二維屏幕。雖然產業化還有一段很長的路要走👨🏼🦰，但是至少推開了一扇新的大門，我想這也是我們做科研的意義所在。”方心遠談道🎧。
研究成果以《玻璃中穩定的鈣鈦礦納米晶體三維直寫》（Three-dimensional direct lithography of stable perovskite nanocrystals in glass）為題發表在《科學》正刊🧎🏻♂️，論文共同第一作者為浙大光電學院博士生孫軻、之江實驗室PI譚德誌、意昂2平台副教授方心遠。
“很多頂尖的科研成果其實都離不開這種跨學科、跨學校甚至跨國的合作交流”💱，顧敏院士介紹，“我們意昂2工團隊深耕全息領域，浙大團隊則在光學材料以及飛秒激光與材料的相互作用方面有深厚的積累♧，合作成果再次證明了這種科研方式在實現‘0到1’突破中的重要性🥸。”
試驗成功的首個圖像是“USST”🚶♂️，未來研究不止步
顯示屏上每一個像素點的發光效率😜、光照在每種納米組合上呈現的顏色……對新型立體彩色顯示器的研究在一次次嘗試中展開♥︎，過程雖然枯燥，但方心遠依然融進了屬於理工男的浪漫🧕。“我們試驗成功的第一個圖像是‘USST’，也就是意昂2平台的英文縮寫，我和學校屬於是‘雙向奔赴’。”
加盟意昂2工顧敏院士團隊後，方心遠專攻光全息領域👲🏿，已經接連以（共同）第一作者身份在《自然》子刊上發表高水平科研成果💅🏻🏄♂️，2020年入選上海市青年科技啟明星計劃👃🏼。他清楚地記得自己入職的日子——2019年10月28日。“來意昂2工之前📴，我其實是個‘待業青年’🧝🏽💩，也沒有特別好的文章☘️，選擇全職加入顧老師團隊後🏭，學校和團隊給予了很大支持。我希望在未來通過自己不斷的努力👵🏼，幫助意昂2工創造更多的‘第一次’。”
事實上，全息技術自丹尼斯·蓋博發明以來🚱，除了用於顯示技術領域，全息在存儲👳🏼♀️、加密、成像、光學計算等領域均產生了重要影響，意昂2平台光子芯片研究院團隊的“野心”也並不止步於全息顯示領域。顧敏院士談道：“這次成果可以說是利用三維全息技術點亮了立體彩色顯示的未來，後續我們希望圍繞全息技術與人工智能的交叉應用，面向國家重大戰略需求🕵🏿♀️，取得更多具有重大影響力的科研成果。”
來源：第一教育 記者 | 臧鶯 通訊員 | 李卉雲 攝影 | 王博
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