Sciencefictionachtig 3D-hologram eindelijk werkelijkheid

We kunnen tegenwoordig mooie hologrammen maken, maar de driedimensionale varianten uit sciencefictionfilms bleven tot nog toe buiten handbereik. Een nieuwe methode, die een 3D-plaatje schildert met een enkel deeltje, brengt daar nu verandering in.

Net echt. Star Wars-achtige hologrammen komen er eindelijk aan. Beeld: DanSmalley Lab, Brigham Young University

‘We zijn allemaal om de tuin geleid als het om hologrammen gaat’, zegt Daniel Smalley van de Amerikaanse Brigham Young University. ‘Zelfs wanneer hologrammen zo goed worden als ze in theorie kunnen zijn, zijn het nog steeds beperkte dingen. Je kunt er geen Princess Leia-achtig plaatje van maken dat in de ruimte zweeft, op grote afstand van de bron, zodat je er vervolgens omheen kunt lopen en het van verschillende kanten kunt bestuderen.’

Nu hebben Smalley en collega’s echter een manier gevonden om toch een zwevend driedimensionaal beeld te maken. Ze doen dat met behulp van een enkel snelbewegend deeltje gemaakt van cellulose, dat ze vangen in een laserstraal. De laser wordt gefocust met een lens met afwijkingen. Die afwijkingen zorgen ervoor dat de laserstraal kleine donkere plekken bevat, gevangen in fel licht.

Vangen in donkere gaten

De onderzoekers schijnen die straal vervolgens op een stapel deeltjes ter grootte van enkele micrometers, zodat ze er eentje kunnen vangen in een van de donkere gaten. Als het deeltje vervolgens uit dat donkere vlekje beweegt, stuit het op het felle laserlicht. Het deeltje wordt dan aan één kant heet, waarna het temperatuurverschil tussen beide kanten zorgt voor een thermische afstotingskracht die het deeltje weer terug duwt naar het centrum van de donkere vlek.

Dat deeltje kunnen de onderzoekers vervolgens een patroon laten volgen, door het laserlicht te sturen – in dit geval met behulp van een draaibare spiegel. Ze zorgen ervoor dat het deeltje zelf fel wordt verlicht, in verschillende kleuren, door er met een andere lamp gekleurd licht op de schieten. Het deeltje zelf beweegt snel genoeg om ons brein te foppen, op een manier die vergelijkbaar is met hoe een televisie snel flikkerende beelden laat samensmelten tot een vloeiend ogende film. Bij de opstelling van de onderzoekers moet het deeltje daarvoor sneller bewegen dan 15 centimeter per seconde. Daarbij geldt: hoe complexer het beeld moet zijn, hoe sneller het deeltje rond moet schieten.

Leestip: Meer lezen over speculaties ?Lees dan Robots, aliens en popcorn. Bestel in onze webshop.
LEESTIP: In dit boek van New Scientist-redacteur George van Hal lees je hoe wetenschappers en ingenieurs de ideeën uit sciencefictionfilms eindelijk werkelijkheid maken. Bestel in onze webshop.

Meerdere lasers

Op dit moment kan het team van Smalley alleen nog maar simpele contouren produceren van grofweg een centimeter groot. Als het beeld groter wordt, kan het deeltje niet snel genoeg bewegen om je oog te laten geloven dat je een continu beeld ziet. Complexere beelden, zoals een full-color afbeelding van de Aarde, zien er daarom uit met je blote oog uit als een bewegend puntje. De enige manier om ze te laten zien is door er een foto van te nemen met een camera met een lange sluitertijd.

Volgens Smalley kun je het systeem verbeteren wanneer je meerdere lasers gebruikt, zodat de straal niet zo snel hoeft te bewegen om een beeld te maken. ‘Als we het geld hadden, zouden we nu al kunnen opschalen’, zegt hij.

Zwermen drones besturen

Zodra het systeem grotere afbeeldingen kan tekenen, zijn de potentiële toepassingen schier eindeloos. ‘Er zijn enorm veel taken die simpeler worden als we een 3D-afbeelding erbij kunnen houden – we zijn zelf namelijk niet zo goed in driedimensionaal denken’, zegt Barry Blundell van de Britse University of Derby. Volgens Blundell zou een 3D-display daarom vooral handig zijn bij taken waarvoor je een ruimtelijke analyse moet maken, zoals het besturen van zwermen drones of het uitvoeren van complexe chirurgische ingrepen.

‘Als een artst de doorsneden van een ader zou kunnen zien, terwijl hij of zij een katheter een driedimensionaal pad laat volgen, dan kan dat de uitkomst van operaties verbeteren’, zegt Smalley. ‘Je zou er niet veel voor nodig hebben – een paar beelden van ringen om gevoel te krijgen voor de ader zou al genoeg zijn.’

Tony Starks werkplaats

Als deze technologie inderdaad opgeschaald kan worden, is de volgende stap uitzoeken hoe we ook interactie met de beelden kunnen aangaan, zonder ze daarbij te verstoren. Nu zou een licht briesje bijvoorbeeld al genoeg zijn om een deeltje uit z’n baan te duwen en het beeld te verpesten.

Nog even, en je hebt thuis ook een workshop vol hologrammen.

Het duurt daarom nog minimaal een jaar of tien voordat je zelf zo’n soort hologramdisplay in de winkel kunt kopen, denkt Deepak Sahoo van de Britse Swansea University. De belofte is echter groot. Voeg aan dit soort technologie wat bewegingssensors en wat drukgevoelige feedback toe, zodat het lijkt of je een fysiek voorwerp aanraakt, en voor je het weet sta je middenin het equivalent van de holografische werkplaats van Tony Stark uit de Iron Man-filmreeks, of de holodeck uit Star Trek.

Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.

Lees verder:

 

 

Plaats een reactie