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Hologramm reagiert auf seine Umgebung

Hologramm
© Andrea Di Falco/ University of St. Andrews

Schmetterling oder Raupe? Das hier abgebildete Holografie-System kann beides projizieren oder auch nur eines dieser Tiere – je nach Lichteinfall und Umgebungsbedingungen ändert sich das Hologramm

Hologramme werden auch als dreidimensionale Fotographie bezeichnet, weil sie anders als normale Abbildungen auch Informationen über die räumliche Tiefe enthalten. Um sie zu erzeugen, macht man es sich zunutze, dass Lichtstrahlen Wellen sind. Bei der einfachsten Form der Holografie wird ein Laserstrahl so geteilt, dass ein Teil auf das zu projizierende Objekt trifft, bevor er in den Detektor gelangt. Der zweite Teilstrahl erreicht den Detektor hingegen unbeeinflusst. Weil der Laserstrahl an der Oberfläche des 3D-Objekts gebeugt wurde, haben die beiden Teilstrahlen nun unterschiedliche Phasen, die in ein Muster übersetzt und in die holografische Darstellung umgewandelt werden können.

Wissenschaftler der University of St. Andrews in Schottland haben nach einer Technik gesucht, die Hologramme nicht nur statisch erzeugt, sondern die es erlaubt, je nach Umweltbedingungen mehrere verschiedene Hologramme zu generieren. „Das könnte für Verschlüsselungen angewendet werden, aber auch als Feuchtigkeitssensor oder Teil eines komplexeren, lichtbasierten biomedizinischen Systems“, sagt Projektleiter Andrea Di Falco.

Dafür nutzen die Forscher eine Metaoberfläche, die unterschiedliche Arten von Nanostrukturen aufweist. Diese manipulieren die einfallenden Lichtstrahlen und erzeugen damit die für das Hologramm nötigen Phasenverschiebungen. Eine Besonderheit des neuen Systems ist jedoch, dass die verschiedenen Arten von Nanostrukturen das Licht jeweils nur unter bestimmten Bedingungen reflektieren, wie etwa einer spezifischen Wellenlänge oder Luftfeuchtigkeit. „Dies ist ein effektiver Weg, um den Brechungsindex des umgebenden Mediums als zusätzlichen Freiheitsgrad zu nutzen“, erklärt Di Falco.

In einem ersten Test der Holografie-Methode bildet das System einen Schmetterling bei 705 Nanometer Licht-Wellenlänge und trockenen Bedingungen ab und eine Raupe bei 750 Nanometer Wellenlänge und hoher Luftfeuchtigkeit. Wird das Gerät hingegen bei 660-Nanometer-Lichtund trockener Luft eingesetzt, sind beide Bilder sichtbar, wie hier auf dem Foto gezeigt.

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