Toàn ảnh ký thời La Mã truyền cảm hứng cho ứng dụng công nghệ tương lai

Chiếc cốc Lycurgus màu xanh ngọc bích thời La Mã cách đây 1600 năm đã được làm ra bằng công nghệ nano, gợi ý cho các nhà khoa học về phương thức ứng dụng toàn ảnh ký vào các thiết bị công nghệ mới.

Hình ảnh Chiếc cốc Lycurgus khi được chiếu sáng từ hai nguồn sáng có chiều khác nhau. (Ảnh Epoch Times)

Chiếc cốc 1.600 năm tuổi này được biết đến trong một bối cảnh liên quan đến vua Lycurgus của xứ Thrace, thời La Mã, có thể thay đổi màu sắc tùy thuộc vào hướng ánh sáng chiếu vào. Các nhà khoa học đã bối rối trước sự xuất hiện của chiếc cốc này tại Bảo tàng Anh trong những năm 1950. Điều khiến họ không sao hiểu được là chiếc cốc hiện ra màu xanh ngọc khi ánh sáng đi đến từ phía trước nhưng lại chuyển sang màu đỏ thẫm khi chiếu sáng từ phía sau.

Nghiên cứu sau đó xác nhận, hiệu ứng này được tạo ra nhờ vào hiện tượng giao thoa khi có sự tương tác của ánh sáng với các hạt nano kim loại. Ngày nay, công nghệ từng tạo ra tính năng độc đáo của cốc Lycurgus đang được ứng dụng để hình thành nên toàn ảnh ký từ các cấu tử bạc li ti. Ứng dụng này có khả năng tăng gấp bội lượng thông tin lưu trữ trong các thiết bị quang học kỹ thuật số, chẳng hạn như cảm biến, thiết bị trình chiếu và chụp ảnh y học.

Theo một nghiên cứu mới được công bố trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Mỹ, hiện tượng giao thoa được tạo ra bởi sự tương tác của ánh sáng với các hạt nano bạc cho phép toàn ảnh ký vượt quá giới hạn thông thường của hiện tượng nhiễu xạ, phương thức khiến các sóng lan truyền hoặc uốn cong khi gặp chướng ngại vật hay lỗ hổng.

Khi các hạt kim loại đạt đến kích thước ở cấp độ nano, chúng phát ra màu sắc óng ánh. Chén Lycurgus là ví dụ đầu tiên được biết đến về hiện tượng này. Ra đời vào thế kỷ thứ 4, đây là chiếc ly thủy tinh phủ các hạt bạc và vàng vốn đã được nghiền mịn đến kích thước 30 nanomet, tức là nhỏ hơn một phần ngàn kích thước của tinh thể muối ăn. Điều này tạo ra hiện tượng quang học có tên là lưỡng sắc, nghĩa là màu sắc của cốc thay đổi từ xanh sang đỏ theo vị trí của nguồn chiếu sáng.

Các nhà khoa học nhận định, nghệ nhân La Mã tạo ra hiệu ứng lưỡng sắc trong cốc Lycurgus tinh xảo này là ngẫu nhiên ngoài ý muốn, song song đó cũng có một số người khác lập luận, đây là công trình có chủ đích. Thực tế, tỉ lệ thành phần kim loại quý được pha trộn chính xác cho thấy người La Mã đã hoàn thiện việc sử dụng các hạt nano, “một thành tích tuyệt vời”, theo nhà khảo cổ học Ian Freestone của Đại học London.

Chỉ trong vòng 20 năm trở lại đây, các nhà khoa học đã bắt đầu hiểu được hiện tượng mà họ quan sát thấy ở Cốc Lycurgus, nhưng cho đến nay, họ vẫn chưa thể tận dụng hiệu ứng này với các công nghệ hiện có.

Để áp dụng hiện tượng này trong công nghệ quang học hiện đại, một nhóm nghiên cứu liên ngành đã tạo ra hàng loạt hạt kim loại có kích thước nano nhằm bắt chước hiệu ứng màu sắc của cốc Lycurgus, để tạo thành toàn ảnh ký đa sắc. Bước đột phá này có thể dẫn đến sự giảm thiểu về kích thước cho các thiết bị quang học vốn dĩ khá cồng kềnh.

Hình ảnh tương tác 3D với các thiết bị điện tử của tiến sĩ Tony Stark trong bộ phim Iron Man. Công nghệ toàn ảnh ký thường được thấy trong các phim bom tấn của Hollywood thời gian gần đây.

“Công nghệ này sẽ mở ra những phạm vi mới cho các ứng dụng trong lĩnh vực lượng tử ánh sáng, vì đơn giản là các bộ phận thiết bị quang học thông thường chưa có được chức năng này,” Yunuen Montelongo, một nghiên cứu sinh từ Cục Kỹ thuật, người đứng đầu nghiên cứu cho biết. “Tiềm năng của công nghệ này sẽ được nhận biết khi chúng được sản xuất hàng loạt và tích hợp vào các thiết bị điện tử gia dụng siêu mỏng thế hệ mới”.

Sử dụng duy nhất một lớp bạc mỏng, Montelongo và các đồng nghiệp đã tạo ra các bản mẫu toàn ảnh ký đầy màu sắc có chứa 16 triệu hạt nano trên mỗi milimet vuông. Mỗi hạt nano, nhỏ hơn đường kính sợi tóc người khoảng 1000 lần, tán xạ ánh sáng thành các màu sắc khác nhau tùy thuộc vào kích thước và hình dạng cụ thể. Ánh sáng tán xạ từ mỗi hạt nano sẽ tương tác và kết hợp với nhau, từ đó có khả năng tạo ra hình ảnh.

Thiết bị này có thể hiển thị hình ảnh khác nhau khi được chiếu sáng bởi các chùm sáng khác màu, một tính năng chưa từng thấy ở thiết bị dạng này. Hơn nữa, khi nhiều nguồn sáng được chiếu đồng thời, một hình ảnh đa màu sắc sẽ được phóng ra.

“Toàn ảnh ký dạng này có thể tạo ra một loạt ứng dụng trong lĩnh vực trình chiếu, lưu trữ dữ liệu quang học, và cảm biến”, nghiên cứu sinh Calum Williams, đồng tác giả của công trình cho biết, “dù sao vẫn cần có cách tiếp cận đầy đủ để khai thác tiềm năng của công nghệ này.”

Sự tồn tại của công nghệ trong chiến cốc Lycurgus, khiến chúng ta không tránh khỏi việc đặt ra câu hỏi, khoa học liệu có thể gọi là phát triển hay không khi các nhà nghiên cứu hiện nay đang phải nhờ đến việc tìm hiểu công nghệ của “tổ tiên thô sơ” để phát triển những ứng dụng mới.

Để hiểu hơn tương tác toàn ảnh ký, mời các bạn xem video dưới đây với ứng dụng của công nghệ này trong ngành y học. Nếu công nghệ trên được các nhà khoa học nghiên cứu thành công, trong tương lai, chúng ta có thể tiếp cận được với những chiếc smartphone với khả năng tạo ra toàn ảnh ký.