빛을 이용해 지울 수 있는 3D 이미지를 새기는 신기술

Dartmouth와 Southern Methodist University의 연구진은 특수한 광 프로젝터와 감광성 화학 첨가제를 사용하여 폴리머 내부에 2차원 및 3차원 이미지를 각인하는 기술을 발명했습니다. 광 기반 조각은 열이나 빛이 가해질 때까지 폴리머에 남아 있어 이미지가 지워지고 다시 사용할 수 있게 됩니다. 이 기술은 수술 계획 및 건축 설계 개발과 같이 작고 쉽게 사용자 정의할 수 있는 형식으로 자세하고 정확한 시각적 데이터를 갖는 것이 중요한 모든 상황을 위해 고안되었습니다.

의사가 의료 스캔의 3차원 투영을 캡처하고 이를 아크릴 큐브 안에 매달아 환자의 심장, 뇌, 신장 또는 기타 기관을 휴대용으로 복제할 수 있다고 상상해 보십시오. 그런 다음 방문이 완료되면 빠른 열 폭발로 투영이 지워지고 큐브는 다음 스캔을 위한 준비가 됩니다.

Dartmouth와 Southern Methodist University(SMU)의 연구원들이 Chem 저널에 발표한 새로운 보고서는 이러한 시나리오와 널리 활용될 수 있는 다른 시나리오를 가능하게 할 수 있는 기술적 혁신에 대해 설명합니다.

이 연구는 팀이 개발한 감광성 화학 첨가제가 포함된 폴리머 내부에 특수 광 프로젝터를 사용하여 2차원 및 3D 이미지를 각인하는 기술을 소개합니다. 광 기반 조각은 열이 가해질 때까지 폴리머에 남아 있어 이미지가 지워지고 다시 사용할 수 있게 됩니다.

요컨대, 연구자들은 빛으로 쓰고 열이나 빛으로 지운다고 다트머스 대학교 화학과 교수이자 논문 공동 교신저자인 Ivan Aprahamian이 말했습니다. 테스트 시험에서 연구원들은 얇은 필름에서 6인치 두께에 이르는 폴리머로 고해상도 이미지를 생성했습니다.

이 기술은 수술 계획 및 건축 설계 개발과 같이 작고 쉽게 사용자 정의할 수 있는 형식으로 자세하고 정확한 시각적 데이터를 갖는 것이 중요한 모든 상황을 위해 고안되었다고 Aprahamian은 말합니다. 이 장치는 교육용 3D 이미지를 생성하고 심지어 예술 작품을 만드는 데에도 사용될 수 있다고 그는 말합니다.

“이것은 뒤집을 수 있는 3D 프린팅과 같습니다”라고 Aprahamian은 말합니다. “최적의 광학 특성, 즉 반투명한 폴리머를 선택하고 화학 스위치로 강화할 수 있습니다. 이제 폴리머는 3D 디스플레이입니다. 가상 현실 헤드셋이나 복잡한 장비가 필요하지 않습니다. 모든 것이 가능합니다. 필요한 것은 올바른 플라스틱 조각과 우리의 기술입니다.”

아크릴 큐브와 같이 쉽게 사용할 수 있는 폴리머는 Aprahamian과 Dartmouth의 박사후 연구원이자 이번 연구의 제1저자인 Qingkai Qi가 공식화한 감광성 화학 “스위치”를 추가하면 디스플레이로 변형될 수 있습니다. 스위치는 스위치의 광학 특성을 향상시키는 이불화붕소와 쌍을 이루는 빛에 반응하는 아조벤젠이라는 화합물로 구성됩니다.

폴리머와 통합되면 스위치는 SMU의 화학 교수이자 연구의 공동 교신저자인 Alex Lippert의 연구실에서 개발된 프로젝터에서 방출되는 빨간색 및 파란색 빛의 파장에 반응합니다. 연구 공동 저자인 Joshua Plank는 Lippert 연구실의 박사 과정 후보자입니다. 빨간색 빛은 이미지를 생성하기 위해 화학 첨가제를 활성화함으로써 잉크처럼 작용한다고 Aprahamian은 말합니다. 그런 다음 파란색 빛을 사용하여 지울 수 있습니다.

프로젝터는 다양한 각도의 빛 패턴으로 처리된 폴리머를 조명한다고 Lippert는 설명합니다. Dartmouth의 Aprahamian 연구실에서 개발된 감광성 화학 물질은 이러한 패턴이 교차하는 곳에서 활성화되어 3D 패턴을 생성합니다. 흉부 엑스레이와 같은 2D 이미지에서 3D 투영을 생성한다는 것은 조각이 결합되어 전체 3D 이미지를 형성할 때까지 원본 이미지의 조각을 폴리머 큐브 또는 다른 모양으로 투영하는 것을 의미한다고 Lippert는 말합니다.

연구원들은 폴리머로 애니메이션 이미지를 생성할 수 있었으며 향후 작업은 해당 프로세스를 개선하는 데 중점을 두고 있습니다. 한편, Chem에서 보고된 기술은 산업이나 의료 분야 등 현재 형태로 실용화되도록 개발될 수 있습니다.

Lippert는 “확대를 위해서는 해상도, 대비 및 새로 고침 빈도를 향상시키기 위해 화학적 스위치 속성을 조정해야 합니다.”라고 말합니다. “프로젝터 시스템은 원칙적으로 쉽게 사용할 수 있도록 자동화된 하드웨어와 관련 소프트웨어를 갖춘 턴키 시스템으로 확장하고 개발할 수 있습니다.”

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/08/240809135709.htm