新技术利用光来雕刻可擦除的3D图像

达特茅斯大学和南卫理公会大学的研究人员发明了一种技术，使用一种专门的光投影仪和一种光敏化学添加剂，可以在任何聚合物中刻下二维和三维图像。光基雕刻保留在聚合物中，直到加热或光照，消除图像，使其准备好再次使用。该技术适用于任何需要以紧凑且易于定制的格式提供详细、精确的视觉数据的情况，例如规划手术和开发建筑设计。

　　

想象一下，如果医生能够捕捉到医学扫描的三维投影，将它们悬浮在一个丙烯酸立方体中，从而创造出一个手持的病人心脏、大脑、肾脏或其他器官的复制品。然后，当扫描完成后，快速加热消除投影，立方体就可以进行下一次扫描了。

达特茅斯大学和南卫理公会大学(SMU)的研究人员在《化学》杂志上发表了一篇新报告，概述了一项技术突破，可以实现这种情况，以及其他广泛应用的情况。

该研究介绍了一种技术，该技术使用专门的光投影仪在任何含有光敏化学添加剂的聚合物中刻印二维和3D图像。这种基于光的雕刻一直保留在聚合物中，直到加热，这将消除图像，使其准备好再次使用。

简而言之，研究人员用光书写，用热或光擦掉，达特茅斯大学化学教授兼主席、论文的共同通讯作者伊万·阿普拉哈米安(Ivan Aprahamian)说。在测试试验中，研究人员用从薄膜到6英寸厚的聚合物制作了高分辨率图像。

Aprahamian说，这项技术的目的是在任何情况下，以紧凑和易于定制的格式提供详细、精确的视觉数据是至关重要的，比如计划手术和开发建筑设计。他说，该设备还可以用于生成教育用的3D图像，甚至可以用于艺术创作。

“这就像3D打印一样，是可逆的，”阿普拉哈米安说。“你可以选择任何具有最佳光学特性的聚合物——也就是说，它是半透明的——并通过我们的化学开关来增强它。现在聚合物是一个3D显示器。你不需要虚拟现实耳机或复杂的仪器。你所需要的只是合适的塑料和我们的技术。”

易得的聚合物——比如丙烯酸立方体——可以通过添加由Aprahamian和该研究的第一作者、达特茅斯大学博士后研究员齐清凯(Qingkai Qi)设计的光敏化学“开关”而变成显示器。这种开关由一种叫做偶氮苯的化合物组成，它与二氟化硼配对，能对光起反应，从而增强了开关的光学性能。

一旦与聚合物结合在一起，开关就会对从SMU化学教授亚历克斯·利珀特(Alex Lippert)实验室开发的投影仪发出的红光和蓝光波长做出反应。利珀特是该研究的共同通讯作者。该研究的合著者约书亚·普兰克是利珀特实验室的博士候选人。阿普拉哈米安说，红光就像墨水一样，通过激活化学添加剂来创造图像。然后可以用蓝光来清除它。

利珀特解释说，投影仪用不同的光模式从不同的角度照亮处理过的聚合物。阿普拉哈米安在达特茅斯的实验室开发的光敏化学物质在这些图案相交的地方被激活，产生3D图案。利珀特说，从2D图像(如胸部x光片)中创建3D投影意味着将原始图像的切片投影到聚合物立方体或其他形状中，直到这些切片结合形成完整的3D图像。

研究人员已经能够在聚合物中产生动画图像，未来的工作将围绕着改进这一过程展开。与此同时，《化学》杂志报道的这项技术可以以目前的形式发展为实际用途，比如工业或医疗保健。

利珀特说:“放大需要调整化学开关特性，以提高分辨率、对比度和刷新率。”“投影仪系统原则上可以扩大规模，并开发成一个具有自动化硬件和相关软件的交钥匙系统，以便于使用。”