Una nuova tecnologia utilizza la luce per incidere immagini 3D cancellabili

Immagina se i medici fossero in grado di acquisire immagini 3D di scansioni mediche e appenderle all’interno di un cubo acrilico per creare una versione portatile del cuore, del cervello, dei reni o di altri organi di un paziente. Poi, al termine della visita, una rapida esplosione di calore cancella l’immagine e il cubo è pronto per l’ispezione successiva.

UN un rapporto Nella rivista chimica La ricerca condotta dai ricercatori della Dartmouth University e della Southern Methodist University (SMU) offre una svolta tecnica che potrebbe consentire questo e altri scenari di beneficio diffuso.

Lo studio presenta una tecnica che utilizza un proiettore ottico specializzato per stampare immagini 2D e 3D all’interno di qualsiasi polimero contenente un additivo chimico sensibile alla luce sviluppato dal team. La fotoincisione rimane nel polimero fino all’applicazione del calore, che cancella l’immagine e la rende nuovamente pronta per l’uso.

In breve, i ricercatori scrivono con la luce e cancellano con il calore o la luce, afferma Evan Abrahamian, professore e presidente del dipartimento di chimica di Dartmouth e coautore dell’articolo. Negli esperimenti di prova, i ricercatori hanno prodotto immagini ad alta risoluzione in polimeri che vanno da pellicole sottili fino a sei pollici di spessore.

Abrahamian afferma che questa tecnologia è destinata a qualsiasi situazione in cui potrebbe essere necessario ottenere dati visivi dettagliati e accurati in un formato compatto e facile da personalizzare, come la pianificazione di operazioni chirurgiche e lo sviluppo di progetti architettonici. Il dispositivo può essere utilizzato anche per generare immagini 3D per insegnare e persino creare arte.

“È come la stampa 3D reversibile”, afferma Abrahamian. “Puoi prendere qualsiasi polimero che abbia le proprietà ottiche perfette, ovvero che sia trasparente, e migliorarlo con il nostro interruttore chimico. Ora quel polimero è un display 3D. Non servono visori VR o hardware complicato.” “Tutto ciò di cui hai bisogno è il giusto pezzo di plastica e la nostra tecnologia.”

I polimeri facilmente disponibili, come un cubo acrilico, possono essere trasformati in un display aggiungendo un “interruttore” chimico sensibile alla luce coniato da Abrahamian e Zhengkai Qi, ricercatore post-dottorato a Dartmouth e primo autore dello studio. La chiave è costituita da un composto chiamato azobenzene che reagisce con la luce combinato con fluoruro di boro, che migliora le proprietà ottiche della chiave.

Una volta combinato con un polimero, l’interruttore interagisce con le lunghezze d’onda della luce rossa e blu emesse da un dispositivo di visualizzazione sviluppato nel laboratorio di Alex Lippert, professore di chimica alla Southern Methodist University e coautore dello studio. Il coautore dello studio Joshua Blank è un dottorando nel laboratorio di Lippert. La luce rossa funziona come l’inchiostro attivando la sostanza chimica aggiunta per creare l’immagine, dice Abrahamian. La luce blu può quindi essere utilizzata per cancellarli.

Il proiettore illumina il polimero polimerizzato da diverse angolazioni con diversi schemi di luce, spiega Lippert. La sostanza chimica sensibile alla luce sviluppata nel laboratorio di Abrahamian a Dartmouth viene attivata quando questi si intersecano per produrre modelli 3D.

Creare proiezioni 3D da immagini 2D come le radiografie del torace significa proiettare sezioni dell’immagine originale in un cubo polimerico o altra forma finché le sezioni non si combinano per formare l’immagine 3D completa, afferma Lippert.

I ricercatori sono riusciti a produrre immagini in movimento nei polimeri e il lavoro futuro riguarda il miglioramento di questo processo. Nel frattempo, la tecnologia è stata riportata chimica Possono essere sviluppati per l’uso pratico nella loro forma attuale, ad esempio nell’industria o nella sanità.

“L’incremento richiede la messa a punto delle proprietà chimiche chiave per migliorare la risoluzione, il contrasto e la frequenza di aggiornamento”, afferma Lippert. “In linea di principio è possibile ampliare il sistema di visualizzazione e svilupparlo in un sistema standard con hardware robotico associato e. software per facilità d’uso.”