欢迎访问黑龙江门户资讯网!
旅游景点,美食佳肴,天气预报,房产楼市,地图百科,生活品质,观光景点,黑龙江门户资讯网
当前位置:网站首页 > 产业动态 > 正文

纳米光影绘画,复现经典艺术著作

作者:admin发布时间:2020-10-17分类:产业动态浏览:5评论:0


导读:原标题:纳米光影绘画,复现经典艺术著作近日,南京大学现代工程与应用科学学院徐挺教授和陆延青教授研究团队基于无损介质超构表面,...
原标题:纳米光影绘画,复现经典艺术著作

近日,南京大学现代工程与应用科学学院徐挺教授和陆延青教授研究团队基于无损介质超构表面,提出了一种可以实现明暗度精细可调的全彩色纳米光影绘画技术。研究团队通过构建理论模型,优化仿真参数,加工实验样品,在亚毫米的尺寸上精确复现了十七世纪荷兰艺术家约翰内斯·维米尔的传世画作《戴珍珠耳环的少女》。

“2020中国光学十大进展”候选推荐

从显微镜拍到的照片上来看,大范围的色度和平滑渐变的明暗度为该“纳米画作”呈现出了立体层次和阴影的效果,少女淡恰从容、欲言又止的神态如真实油画所表现出的那样栩栩如生。相关研究成果以 “Photorealistic full-color nanopainting enabled by a low-loss metasurface”为题发表Optica上,且被选为了Optica当期封面论文。

纳米光影绘画,复现经典艺术著作

图1. 相关工作被选为Optica期刊封面

随着近年来微纳加工技术的飞速发展,高深宽比的介质纳米结构可以被精确制备。尽管国内外有研究团队报道了基于介质材料的结构色现象,但是只是针对显色范围和饱和度来进行调制,要实现超连续的颜色明暗度变化依旧是一大挑战。

为了解决这一问题,研究团队在二氧化硅的基底上设计了高深宽比的二氧化钛椭圆纳米柱并作为像素单元,通过对椭圆纳米柱长轴与短轴比的优化使得每一个纳米柱都可以等效为一个半波片。在米氏共振的作用下,其共振波长处的透射光会有较大部分转换为交叉极化的偏振光。

这时在结构与探测器之间加上一枚偏振片作为检偏片,通过改变椭圆长轴方向即旋转椭圆纳米柱便可以实现对透射光强度的连续调制,即达到颜色明暗度连续变化的目的。除此之外,颜色的色度取决于椭圆纳米柱的尺寸,为了能实现全颜色的显示,研究团队优化出了能产生红、绿、蓝三原色的像素单元并以一定的方式级联起来。

纳米光影绘画,复现经典艺术著作

展开全文

图2 (a) 光影绘画原理示意图;(b) 二氧化钛椭圆纳米柱结构不同旋转方向对应的交叉极化转换透射谱线;(c) 样品在未外加偏振片条件下的显微镜图,比例尺为 100 μm;(d) 微纳结构SEM图片,白色虚线部分围成的区域表示一个像素,比例尺为500 nm。(e) 实验中加入检偏片后显微镜下拍摄到的绘画图像,比例尺为 50 μm。

与此前相关研究相比,本研究的最大亮点在于,不但可以产生高效率的全颜色显示,还能实现明暗强度的连续变化,从而克服传统结构色技术只有颜色区分,没有明暗度变化,缺乏立体感和空间感等三维效果的缺点。

作为新技术演示,研究团队选择了约翰内斯·维米尔的《戴珍珠耳环的少女》这幅油画进行了微缩复刻。《戴珍珠耳环的少女》是一幅以黑色为背景的油画,然而原作的光线感极强,给人以明亮的感觉。画中的少女褶皱的头巾、清晰明亮的双眸、闪闪发亮的耳环和心无旁骛凝视的面部表情都呈现出了极强的层次感和立体感。要想用光绘出如此精致的“油画”,就必须利用二氧化钛椭圆纳米柱同时实现全颜色的显示和明暗度的连续平滑调制。根据前述理论,红绿蓝三原色的像素单元以特定方式级联成一个像素,这个像素所产生的颜色及明暗度就由红、绿、蓝像素单元中的纳米柱旋转方向决定,因而可以较为完美地匹配原作中不同位置的颜色和明亮度从而复现亚毫米尺寸的油画效果,如图2所示。

南京大学现代工程与应用科学学院博士生霍鹏程为论文第一作者,徐挺教授和陆延青教授为通讯作者,合作单位包括华中科技大学以及美国国家标准技术研究院。研究得到了科技部重点研发计划以及国家自然科学基金等资助。

论文链接

https://doi.org/10.1364/OPTICA.403092

来自: 颜佳琪编辑 爱光学

标签:研究纳米绘画光影颜色经典结构团队椭圆油画消息资讯明暗度纳米柱应用科学学院像素


欢迎 发表评论: