Metasuperficies Duales Funcionales que Permiten Holografía de Alta Eficiencia y Impresión de Triple Color

KNOXVILLE, TN, 12 de agosto de 2026 /24-7PressRelease/ -- Investigadores de POSTECH han desarrollado una metasuperficie de una sola capa totalmente dieléctrica que permite la impresión de triple color bajo luz blanca y la holografía de alta eficiencia bajo luz coherente. Al diseñar tres metaátomos distintos, el dispositivo logra un control independiente de la fase y la respuesta espectral, yendo más allá de las metasuperficies multifuncionales convencionales. El enfoque proporciona una ruta compacta hacia la integración de múltiples funciones ópticas dentro de un solo dispositivo ultrafino. Esta plataforma multifuncional mejora el potencial de las tecnologías basadas en metasuperficies para la seguridad óptica, la lucha contra la falsificación y el almacenamiento de información.

Las metasuperficies son dispositivos ópticos ultrafinos compuestos por estructuras a nanoescala que pueden controlar con precisión cómo se comporta la luz. Al adaptar estas estructuras, los investigadores han demostrado componentes ópticos planos capaces de reemplazar lentes voluminosos, filtros y elementos holográficos. Entre sus muchas aplicaciones, dos particularmente prometedoras son la holografía, que reconstruye imágenes controlando la fase espacial de la luz, y la impresión de color estructural, en la que la respuesta espectral de las metasuperficies se diseña para generar pantallas de color de alta resolución. Los meta-hologramas basados únicamente en la modulación de fase típicamente carecen de control sobre las respuestas espectrales, lo que resulta en una apariencia visual no distintiva bajo condiciones de iluminación típicas. En contraste, la mayoría de las metasuperficies de impresión de color, que se basan en respuestas espectrales diseñadas, no codifican la información de fase espacial requerida para la reconstrucción de imágenes holográficas. Aunque varios estudios han intentado integrar la impresión de color y la holografía en una sola metasuperficie, tales diseños de doble función a menudo exhiben una eficiencia holográfica limitada, lo que continúa obstaculizando la implementación práctica.

En un nuevo artículo publicado en Light: Advanced Manufacturing, un equipo de investigadores liderado por el Prof. Junsuk Rho de POSTECH (Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang), Corea, informa de una metasuperficie de doble función que logra una eficiencia holográfica mejorada al tiempo que permite la impresión de color estructural. El equipo diseñó una metasuperficie dieléctrica de una sola capa capaz de mostrar tres colores reflectantes distintos bajo luz blanca mientras reconstruye simultáneamente imágenes holográficas de banda ancha bajo luz coherente. Este enfoque abre nuevas posibilidades para metasuperficies multifuncionales compactas en aplicaciones de seguridad óptica y codificación de información.

Para lograr un control independiente del color y la holografía dentro de un solo dispositivo, los investigadores emplearon nanoestructuras anisotrópicas operadas bajo iluminación polarizada circularmente. Esta configuración permite la modulación de fase Pancharatnam Berry (PB), permitiendo que la fase óptica se controle a través de la orientación del metaátomo sin afectar su respuesta espectral. Como resultado, la fase utilizada para la holografía y la respuesta espectral responsable de la impresión de color pueden controlarse de forma independiente. El color reflectante está determinado por el tamaño de las nanoestructuras, mientras que la fase holográfica está definida por su orientación en el plano, asegurando una interferencia mínima entre las dos funciones. Para expandir el rango de color accesible, la metasuperficie incorpora diseños de nanobarras simples y dobles, proporcionando una mayor flexibilidad en la ingeniería de respuestas espectrales distintas.

Las simulaciones numéricas muestran que los metaátomos optimizados logran eficiencias de conversión de hasta el 90 por ciento a una longitud de onda objetivo de 640 nanómetros. Los experimentos confirman que las metasuperficies fabricadas muestran colores estructurales vívidos bajo luz blanca correspondientes a los tres diseños de metaátomos y reconstruyen imágenes holográficas con alta eficiencia bajo luz coherente. Importante, el rendimiento holográfico permanece robusto en un amplio rango de longitudes de onda visibles, demostrando operación de banda ancha.

Para destacar aún más la capacidad multifuncional de la plataforma, los investigadores fabricaron metasuperficies que integran los tres tipos de metaátomos en un solo dispositivo. Estas metasuperficies muestran patrones impresos multicolores mientras codifican diferentes imágenes holográficas, como logotipos o texto, que se revelan solo bajo iluminación coherente. Este control independiente del color y la holografía permite codificar múltiples capas de información óptica dentro de una sola metasuperficie, ofreciendo una plataforma compacta para aplicaciones como etiquetas de lucha contra la falsificación, autenticación segura, almacenamiento de datos ópticos cifrados y tecnologías de visualización multifuncionales.

Referencias
DOI
10.37188/lam.2026.022

URL de la fuente original
https://doi.org/10.37188/lam.2026.022

Información de financiación
Este trabajo fue apoyado por el programa de centro de investigación de convergencia POSCO-POSTECH-RIST financiado por POSCO, y la Fundación Nacional de Investigación (NRF) de Corea financiada por el Ministerio de Ciencia y TIC (RS-2022-NR067559). Se proporcionó apoyo adicional a través de la Beca Asia de POSCO, la Beca New Ilhan de la Fundación Yuhan, el Consejo de Becas de China (CSC) y el programa InnoCORE financiado por el Ministerio de Ciencia y TIC de Corea.

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