屏幕什么時(shí)候可以實(shí)現(xiàn)真正的三維立體顯示？近日，上海理工大學(xué)光子芯片研究院顧敏院士團(tuán)隊(duì)聯(lián)合浙江大學(xué)邱建榮教授團(tuán)隊(duì)和之江實(shí)驗(yàn)室譚德志博士團(tuán)隊(duì)，在納米材料全息顯示取得重大突破，通過(guò)在無(wú)色透明的玻璃內(nèi)部實(shí)現(xiàn)帶隙可控的三維（3D）半導(dǎo)體量子結(jié)構(gòu)，推開(kāi)了新型立體彩色顯示器的“大門”。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊《科學(xué)》上，這也是上海理工大學(xué)教師首次以（共同）第一作者身份在《科學(xué)》正刊上發(fā)表論文，標(biāo)志著該校科研水平邁上了新的臺(tái)階。

從《星球大戰(zhàn)》中飄浮在空中的影像，到鄧麗君跨越時(shí)空與歌手周深在2022跨年演唱會(huì)上“合唱”《大魚(yú)》，立體顯示的概念被越來(lái)越多的人所熟知。全息技術(shù)為完整三維信息重現(xiàn)提供了實(shí)現(xiàn)方式，被業(yè)界認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)立體顯示最有前途的一種技術(shù)手段。但全息技術(shù)必須通過(guò)一定的介質(zhì)，將影像投射到上面，才能顯現(xiàn)出來(lái)。之前美日科學(xué)家分別用蒸汽幕和激光技術(shù)解決了介質(zhì)問(wèn)題，但由于技術(shù)不成熟，成本高，商業(yè)前景不太樂(lè)觀。

那么，全息技術(shù)能不能應(yīng)用在屏幕上呢？這是上理工光子芯片研究院方心遠(yuǎn)副教授在2020年末向顧敏院士提出的一個(gè)構(gòu)想。當(dāng)然這個(gè)屏幕不是一般的二維屏幕，而是納米三維顯示器。“目前顯示器感光陣列絕大部分是平面分布的，科幻片中的三維畫(huà)面更多要依靠人視覺(jué)上的效果，屬于‘仿三維’，真正的三維立體顯示仍是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。”

要做納米三維立體屏第一個(gè)“吃螃蟹”的人，首先要解決的就是將屏幕透明化的問(wèn)題，這樣才能從各個(gè)角度呈現(xiàn)生動(dòng)、立體的圖像。上海理工大學(xué)光子芯片研究院團(tuán)隊(duì)與浙江大學(xué)團(tuán)隊(duì)合作，將全息顯示應(yīng)用在通過(guò)飛秒激光誘導(dǎo)的鈣鈦礦納米晶三維可控分布的無(wú)色透明的復(fù)合材料中，點(diǎn)亮三維分布的量子點(diǎn)，首次實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)立體彩色全息顯示。

和目前的平面顯示器相比，新型立體彩色顯示器有更高的分辨率和信息容量，也為未來(lái)的“屏幕革命”拓展了更大的想象空間。“它是納米級(jí)的像素控制，精度非常高，分辨率遠(yuǎn)高于目前的二維屏幕。雖然產(chǎn)業(yè)化還有一段很長(zhǎng)的路要走，但是至少推開(kāi)了一扇新的大門，我想這也是我們做科研的意義所在。”方心遠(yuǎn)談道。

研究成果以《玻璃中穩(wěn)定的鈣鈦礦納米晶體三維直寫》（Three-dimensional direct lithography of stable perovskite nanocrystals in glass）為題發(fā)表在《科學(xué)》正刊，論文共同第一作者為浙大光電學(xué)院博士生孫軻、之江實(shí)驗(yàn)室PI譚德志、上海理工大學(xué)副教授方心遠(yuǎn)。

“很多頂尖的科研成果其實(shí)都離不開(kāi)這種跨學(xué)科、跨學(xué)校甚至跨國(guó)的合作交流。”顧敏院士介紹，“我們上理工團(tuán)隊(duì)深耕全息領(lǐng)域，浙大團(tuán)隊(duì)則在光學(xué)材料以及飛秒激光與材料的相互作用方面有深厚的積累，合作成果再次證明了這種科研方式在實(shí)現(xiàn)‘0到1’突破中的重要性。”

顯示屏上每一個(gè)像素點(diǎn)的發(fā)光效率、光照在每種納米組合上呈現(xiàn)的顏色……對(duì)新型立體彩色顯示器的研究在一次次嘗試中展開(kāi)，過(guò)程雖然枯燥，但方心遠(yuǎn)依然融進(jìn)了屬于理工男的浪漫。“我們?cè)囼?yàn)成功的第一個(gè)圖像是‘USST’，也就是上海理工大學(xué)的英文縮寫，我和學(xué)校屬于‘雙向奔赴’。”

加盟上理工顧敏院士團(tuán)隊(duì)后，方心遠(yuǎn)專攻光全息領(lǐng)域，已經(jīng)接連以（共同）第一作者身份在《自然》子刊上發(fā)表高水平科研成果，2020年入選上海市青年科技啟明星計(jì)劃。他清楚地記得自己入職的日子——2019年10月28日。“來(lái)上理工之前，我其實(shí)是個(gè)‘待業(yè)青年’，也沒(méi)有特別好的文章，選擇全職加入顧老師團(tuán)隊(duì)后，學(xué)校和團(tuán)隊(duì)給予了很大支持。我希望在未來(lái)通過(guò)自己不斷的努力，幫助上理工創(chuàng)造更多的‘第一次’。”

事實(shí)上，全息技術(shù)自丹尼斯·蓋博發(fā)明以來(lái)，除了用于顯示技術(shù)領(lǐng)域，在存儲(chǔ)、加密、成像、光學(xué)計(jì)算等領(lǐng)域均產(chǎn)生了重要影響。上海理工大學(xué)光子芯片研究院團(tuán)隊(duì)的“野心”也并不止步于全息顯示領(lǐng)域。顧敏院士談道：“這次成果可以說(shuō)是利用三維全息技術(shù)點(diǎn)亮了立體彩色顯示的未來(lái)，后續(xù)我們希望圍繞全息技術(shù)與人工智能的交叉應(yīng)用，面向國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，取得更多具有重大影響力的科研成果。”

來(lái)源：青年報(bào)青春上海    記者：劉晶晶

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