科學家用液晶創建平面“魔窗”

科技日報北京5月9日電 （記者張夢然）加拿大研究人員第一次使用液晶製造了一個平面魔法窗，這種透明裝置在光線照射時會產生隱藏的圖像。在最新一期《光學》期刊上，研究人員描述了這種可產生任何所需圖像的液晶魔窗的創建過程。該過程還可用於創建基於反射而不是透射光的“魔鏡”。

幾千年前，中國工匠就曾製作出一種青銅鏡，在觀察自己的影像時看起來像普通的平面鏡，但在陽光直射時會形成另一個圖像。直到20世紀初，科學家才明白這些設備的工作原理是因為投射到鏡子背面的圖像會產生微小的表面變化，從而導致圖像形成。

渥太華大學研究小組負責人菲利克斯·胡福奈吉爾説：“我們創建的魔窗在肉眼看來是完全平坦的，但實際上有輕微的變化，會根據光線產生圖像。通過將窗設計得相對平滑，可在離窗很遠的距離範圍內看到所創建的圖像。”

研究人員表示，使用液晶製造魔窗或魔鏡，有朝一日可用於製作動態藝術魔窗或電影。也可讓這種方法適用於3D顯示，這樣從不同距離觀看也能產生穩定的3D圖像。

液晶是可像傳統液體一樣流動但具有固態晶體一樣定向的分子的材料。研究人員此次對一種眾所周知的製造工藝進行了改進，該工藝產生一種特定的液晶圖案，可在照射時產生所需的圖像。

他們使用了潘查拉特奈姆—貝瑞（PB）光學器件，這是一種液晶器件，在PB相的原理下工作。通過改變該設備中液晶分子的方向，研究人員可改變光在逐個像素穿過設備時的特性。

在製作了魔鏡和魔窗後，研究人員使用相機測量了兩種設備產生的光強度模式。當用激光束照射時，鏡子和窗户都會產生可見的圖像，即使相機與鏡子或窗户之間的距離發生變化，該圖像也能保持穩定。研究還表明，這些設備在用LED光源照明時也會產生圖像，這在現實生活中使用起來會更實用。

研究人員目前正在利用該方法制造量子魔板，例如其中兩個板可創建糾纏圖像，用以研究量子成像協議。他們還在探索使用液晶以外的方法制造魔窗的可能性，例如使用介電超表面製造魔窗設備可減少其佔用空間，同時增加帶寬。

【總編輯圈點】

古人所使用的青銅鏡，當陽光直射鏡面時，鏡面反射在牆上或者地上的光斑能顯出其背面的繁複圖案。直到幾千年後，科研人員才用現代科技解釋了這一點——透光現象由鏡面曲率對光的反射程度不同造成。以此為靈感，此次，加拿大研究人員製造了所謂的“平面魔窗”和“魔鏡”，當光線照射這種液晶器件時，能夠根據需要產生不同的圖像。聽起來這是個非常適合文娛產業的設施，但研究人員有更大的野心。他們想製造量子魔板，創建糾纏圖像，研究量子成像，對基礎研究也能有所助力。祝他們成功。