美国研究人员开发新技术 利用光刻录可擦除的3D图像

2024-08-14 玩车行家 万阅读 投稿:admin

想象一下,如果医生可以捕捉医学扫描的3D投影,并将其悬浮在丙烯酸立方体内,从而创建患者心脏、大脑、肾脏或其它器官的手持复制品。当就诊结束后,只需快速加热就能擦除投影,随后立方体就可以进行下一次扫描。

据外媒报道,美国达特茅斯学院(Dartmouth College)和南卫理公会大学(SMU, Southern Methodist University)的研究人员在期刊《Chem》上发表了一篇报告,其中概述了一项技术突破,可能实现此类场景以及其它具有广泛用途的场景。

图片来源:《Chem》

该研究介绍了一种技术,可使用专门的光投影仪在任何含有该团队开发的光敏化学添加剂的聚合物中刻印2D和3D图像。这种基于光的刻录会一直保留在聚合物中,直到加热才会擦除图像,使其可以再次使用。

达特茅斯学院化学系主任、该论文的共同作者Ivan Aprahamian教授表示:“简而言之,研究人员通过光写入图像,然后通过热或光擦除。”在测试试验中,研究人员在从薄膜到六英寸厚的各种聚合物中生成了高分辨率图像。

Aprahamian表示:“这项技术适用于任何需要详细、精确的视觉数据并且格式紧凑、易于定制的场景,例如手术规划和建筑设计开发。该设备还可以用于生成教育甚至艺术创作所需的3D图像。”

Aprahamian还说道:“这就像是可逆的3D打印。你可以选择任何具有最佳光学特性的聚合物——也就是说,它是半透明的——并用我们的化学开关对其进行增强。现在,这种聚合物就是一个3D显示器。无需虚拟现实头戴设备或复杂的仪器,你需要的只是合适的塑料和我们的技术。”

现成的聚合物,如丙烯酸立方体,可以通过添加由达特茅斯学院博士后研究员、该研究的第一作者Qingkai Qi和Aprahamian设计的光敏化学“开关”转化为显示器。该开关由名为偶氮苯的化合物组成,它与二氟化硼配对后可对光起反应,从而增强开关的光学性能。

一旦与聚合物结合,该开关就会对投影仪(由SMU化学教授、该研究的共同通讯作者Alex Lippert实验室开发)发出的红光和蓝光波长做出反应。Aprahmian表示,红光就像墨水一样,通过激活化学添加剂来创建图像。然后,蓝光则可以用来擦除它。

Lippert解释道,投影仪以各种图案的光从不同角度照亮处理过的聚合物。达特茅斯学院Aprahamian实验室开发的光敏化学物质在这些图案相交的地方被激活,从而产生3D图案。

Lippert表示,从2D图像(如胸部X射线)创建3D投影意味着将原始图像的切片投影到聚合物立方体或其它形状中,直到切片组合形成完整的3D图像。

研究人员已经能够在聚合物中生成动画图像,未来的研究将围绕着改进这一过程展开。与此同时,《Chem》报告中的技术已经可以开发用于实际应用,如工业或医疗保健。

Lippert表示:“要实现规模化生产,还需要调整化学开关的特性,以提高分辨率、对比度和刷新率。原则上,投影仪系统可以进行规模化,并开发为一个配备自动化硬件和相关软件的交钥匙系统,以便于使用。”

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