我們的工作和生活正在被各種屏幕包圍：手機(jī)、電腦、平板、電視、腕表……但這些都屬于二維屏幕，即使近年興起的裸眼3D，也只是利用人們的雙眼視差來(lái)“欺騙”視覺(jué)神經(jīng)。如何基于屏幕裝置本身的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)真正的三維立體顯示？近日，上海理工大學(xué)光子芯片研究院顧敏院士團(tuán)隊(duì)聯(lián)合浙江大學(xué)邱建榮教授團(tuán)隊(duì)、之江實(shí)驗(yàn)室譚德志博士團(tuán)隊(duì)，在納米材料全息顯示方面取得重大突破，通過(guò)在無(wú)色透明的玻璃內(nèi)部實(shí)現(xiàn)帶隙可控的三維（3D）半導(dǎo)體量子結(jié)構(gòu)，推開(kāi)了新型立體彩色顯示器的“大門(mén)”。1月21日，相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊《科學(xué)》上。

從《星球大戰(zhàn)》中漂浮在空中的影像，到鄧麗君跨越時(shí)空與歌手周深在2022跨年演唱會(huì)上“合唱”《大魚(yú)》，立體顯示的概念被越來(lái)越多的人所熟知。全息技術(shù)為完整三維信息重現(xiàn)提供了實(shí)現(xiàn)方式，被業(yè)界認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)立體顯示最有前途的一種技術(shù)手段。但全息技術(shù)必須通過(guò)一定的介質(zhì)，將影像投射到上面，才能顯現(xiàn)出來(lái)。此前美日科學(xué)家分別用蒸汽幕和激光技術(shù)充當(dāng)介質(zhì)，由于技術(shù)不成熟、成本高，商業(yè)前景不太樂(lè)觀。

上理工光子芯片研究院方心遠(yuǎn)副教授在2020年末向顧敏院士提出新構(gòu)想：將全息技術(shù)應(yīng)用在納米三維立體屏上?！澳壳帮@示器感光陣列絕大部分是平面分布的，科幻片中的三維畫(huà)面也屬于‘仿三維’，真正的三維立體顯示仍是一個(gè)重大挑戰(zhàn)?！?br />

要做納米三維立體屏，首先要實(shí)現(xiàn)屏幕透明化，這樣才能從各個(gè)角度呈現(xiàn)生動(dòng)、立體的圖像。上海理工大學(xué)光子芯片研究院團(tuán)隊(duì)與浙江大學(xué)團(tuán)隊(duì)合作，將全息顯示應(yīng)用在通過(guò)飛秒激光誘導(dǎo)的鈣鈦礦納米晶三維可控分布的無(wú)色透明的復(fù)合材料中，點(diǎn)亮三維分布的量子點(diǎn)，首次實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)立體彩色全息顯示。

這種新型立體彩色顯示器有更高的分辨率和信息容量，為未來(lái)的“屏幕革命”拓展了更大的想象空間?！八羌{米級(jí)的像素控制，精度非常高，分辨率遠(yuǎn)高于目前的二維屏幕。雖然產(chǎn)業(yè)化還有很長(zhǎng)的路要走，但至少推開(kāi)了一扇新的大門(mén)。”方心遠(yuǎn)說(shuō)。

該成果以《玻璃中穩(wěn)定的鈣鈦礦納米晶體三維直寫(xiě)》為題發(fā)表在《科學(xué)》正刊，論文共同第一作者為浙大光電學(xué)院博士生孫軻、之江實(shí)驗(yàn)室PI譚德志、上海理工大學(xué)副教授方心遠(yuǎn)。

“很多頂尖科研成果都離不開(kāi)這種跨學(xué)科、跨學(xué)校甚至跨國(guó)的合作交流”，顧敏院士介紹說(shuō)，“我們上理工團(tuán)隊(duì)深耕全息領(lǐng)域，浙大團(tuán)隊(duì)則在光學(xué)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(shí)現(xiàn)‘0到1’突破中的重要性。”

方心遠(yuǎn)在2019年加盟上理工顧敏院士團(tuán)隊(duì)，專(zhuān)攻光全息領(lǐng)域，已接連以第一作者身份在《自然》子刊發(fā)表高水平科研成果，2020年入選上海市青年科技啟明星計(jì)劃。對(duì)新型立體彩色顯示器的研究，需要分析每一個(gè)像素點(diǎn)的發(fā)光效率、光照在每種納米組合上呈現(xiàn)的顏色等，過(guò)程枯燥，方心遠(yuǎn)卻在其中融進(jìn)了屬于理工男的浪漫：“我們?cè)囼?yàn)成功的第一個(gè)圖像是上海理工大學(xué)的英文縮寫(xiě)‘USST’，我和學(xué)校屬于是‘雙向奔赴’?！?br />

全息技術(shù)自丹尼斯·蓋博發(fā)明以來(lái)，除了用于顯示技術(shù)領(lǐng)域，在存儲(chǔ)、加密、成像、光學(xué)計(jì)算等領(lǐng)域均產(chǎn)生了重要影響，上海理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)也并不止步于全息顯示領(lǐng)域。顧敏院士談道：“這次成果可以說(shuō)是利用三維全息技術(shù)點(diǎn)亮了立體彩色顯示的未來(lái)，后續(xù)我們希望圍繞全息技術(shù)與人工智能的交叉應(yīng)用，面向國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，取得更多具有重大影響力的科研成果。”

據(jù)悉，這也是上海理工大學(xué)教師首次以（共同）第一作者身份在《科學(xué)》正刊上發(fā)表論文，標(biāo)志著學(xué)?？蒲兴竭~上了新的臺(tái)階。

來(lái)源：人民日?qǐng)?bào)    記者：姜泓冰

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