Wetenschappers hebben een zwevend plasmadisplay gemaakt

FYI.

This story is over 5 years old.

Tech

Wetenschappers hebben een zwevend plasmadisplay gemaakt

De computer van Iron Man komt eraan.

Een display, zonder kabels, glas en batterijen dat gewoon in de lucht bungelt – beter dan dat gaat het niet echt worden toch? Scrollen, selecteren, alles met een beweging van je vinger, midden in de lucht. Een wolkje als interface waarop je Minority Report kan kijken. Wow.

Als eerste zou je bij deze techniek aan holografie denken, maar wetenschappers zijn hard op zoek naar een alternatief zonder visuele trucjes of illusies. Ze willen proberen pixels met behulp van lasers te laten zweven op een plasma display. De technologie, die al meerdere jaren bestaat in een minder veilige en interactieve vorm, maakt gebruikt van de ionisatie van deeltjes, waarbij lading wordt aangebracht op lucht- of waterdeeltjes met behulp van nano- of femtoseconde laserstralen.

Advertentie

Wetenschappers van de Digital Nature Groep van de University of Tsukuba en de University of Tokyo hebben het concept nu zo aangepast dat het mogelijk is plasmaschermen, midden in de lucht, veilig aan te raken. De resultaten van het onderzoek worden beschreven in een paper dat gepost is op de arXiv preprint server en zal gepubliceerd worden in ACM Transactions on Graphics.

De techniek gaat onder de naam volumetrisch display, wat een benaming is voor een 3D beeld dat zonder hulp van schermen of visuele effecten wordt gecreëerd. In dit geval wordt er namelijk een medium (zuurstof of water) direct gemanipuleerd vanaf een bepaalde hoek, om zo een beeld te maken. In de video hieronder zie je onder andere elfjes, gevormd door de "voxels". Dit zijn pixels met een extra dimensie waardoor ze volume krijgen. Voxels worden bijvoorbeeld ook gebruikt bij CT-scans.

Het probleem met het creëeren van een zwevende plasmavoxel is de hoog energetische laserstraal die je ervoor nodig hebt. Met de laser kook je eigenlijk gewoon wat moleculen totdat ze licht gaan geven. Als je nu je vinger in dat kokende voxeltje steekt kan het zomaar gebeuren dat je vinger gaat koken in plaats van het licht.

Ochiai en de rest van zijn groep hebben daar een betere oplossing voor gevonden door gebruik te maken van hele korte laserpulsen, pakweg een femtoseconde (dat is een biljardste of 10-15 van een seconde) lang. Deze lasers worden nu al gebruikt als extreem precieze lasersnijders of in de geneeskunde. De veiligheid van het systeem is gecheckt met behulp van leer als namaak-mensenhuid.

Advertentie

Het paper legt uit dat "Plasma een hoge energie heeft en schade aan mensen kan toebrengen. Maar een femtosecondepuls is een ultrakorte laserpuls, die gebruikt wordt in de industrie. Hij wordt ook gebruikt voor de fabricatie van materialen op submicrometer schaal. Daarom stelden we voor dat deze pulsen de menselijke huid niet serieus konden beschadigen. Daarnaast scant onze display de 3D-ruimte zo snel, dat de laser niet lang op een specifiek punt blijft."

De groep toonde aan dat voor tijdsduren van minder dan 2.000 pulsen er geen schade op het leer was door de hitte. De pulsen lieten echter wel superkleine gaten achter, op de schaal van micrometers. Hieruit concludeerden ze dat het systeem in ieder geval enigszins veiliger is dan de meer gebruikelijk nanometer laseralternatieven.

Naast de overduidelijke problemen met het, uh, wegbranden van je huid, is er ook nog een probleem met de laser zelf. Deze generatie van plasmalasers is namelijk nonlineair. In het kort betekent dat dat we niet kunnen voorspellen wat er gebeurt als we meer energie in het systeem stoppen. Daardoor wordt de hele zaak nogal onstabiel.

Toch blijft het onderzoek, hoewel het wel nog een beetje een proof-of-concept plan is, erg vet. "Als dit soort luchtbeelden van plasma beschikbaar worden gemaakt zijn er veel handige applicaties te bedenken. Denk bijvoorbeeld eens aan aangepaste realiteit (AR), displays in de lucht of volumetrische beelden in je woonkamer," schrijven Ochiai en zijn groep. "Dit zou een hoog effectieve display zijn voor het weergeven van driedimensionale informatie. De uitdrukking van informatie met behulp van volumetrie heeft veel voordelen omdat het correspondeert met de vorm van het menselijk lichaam; zo kan deze techniek ook worden toegepast op draagbare materialen en ruimtelijke interacties tussen gebruikers."