Handfeste Hologramme: Forscher entwickeln mit Licht „gemalte“ löschbare 3D-Bilder

Stellen Sie sich vor, Ärzte könnten dreidimensionale medizinische Scans aufnehmen und sie in einem Acrylwürfel zum Patienten tragen, um eine authentische Abbildung des Herzens, des Gehirns, der Nieren oder anderer Organe zur Hand zu haben. Nach dem Arztbesuch werden die Bilder kurz Hitze oder blauem Licht ausgesetzt und die Projektion verschwindet. Sodann wäre der Würfel bereit, den nächsten Scan aufzunehmen.

Was nach Science-Fiction klingt, könnte bald Realität werden. Die technischen Voraussetzungen dafür haben US-amerikanische Forscher geschaffen. Doch wie funktioniert die Aufnahme dieser Hightechbilder?

Hochauflösende Bilder in Plastik

In ihrer Studie erklären die Forscher um Professor Ivan Aprahamian, Lehrstuhlinhaber der Fakultät für Chemie an der Universität Dartmouth in den USA, dass das Prinzip der Bildaufnahme mithilfe von Licht und Plastik funktioniert.

Notwendig ist dafür ein spezieller Lichtprojektor, der zwei- und dreidimensionale Bilder in jedes beliebige Plastik einprägen kann. Dieses muss dafür lediglich einen von den Forschern entwickelten lichtempfindlichen chemischen Zusatzstoff enthalten. Die lichtbasierte Gravur verbleibt dann so lange im Plastik, bis Wärme oder blaues Licht zugeführt wird, die die Bilder löschen.

In einem ersten Test haben die Forscher ein Foto von Hund Moby, dem Maskottchen des Dartmouth-Labors, erzeugt. Foto: Ivan Aprahamian | Dartmouth College

Kurz gesagt: Die Forscher schreiben mit Licht und löschen mit Wärme oder Licht. In Testversuchen erzeugten die Forscher hochauflösende Bilder in Polymeren, die von dünnen Filmen bis zu Platten mit einer Dicke von bis zu 15 Zentimetern reichen.

„Man kann jedes beliebige Polymer nehmen, das die passenden optischen Eigenschaften hat, und es mit unserem chemischen Schalter versehen. Im Handumdrehen ist dieses Polymer ein 3D-Display“, erklärt Aprahamian.

Robust, aber nicht ewig

Diese Technologie ist laut den Forschern für alle Situationen gedacht, in denen detaillierte, präzise Daten sichtbar sein müssen. Außerdem sind diese Bilder kompakt und ihre Formate leicht anpassbar, was ebenfalls von entscheidender Bedeutung sein kann, so Aprahamian.

Neben der Medizin könnte auch die Gebäudeplanung im Rahmen der Entwicklung von architektonischen Entwürfen ein künftiges Einsatzgebiet werden. Weiterhin könnten diese Geräte in Schulen und anderen Bildungseinrichtungen eingesetzt werden, um mit einfach zu erstellenden 3D-Bildern das im Unterricht vermittelte Wissen den Schülern näherzubringen.

„Es ist wie ein 3D-Druck – nur kann man ihn rückgängig machen“, erklärt Aprahamian. „Man braucht dafür keine komplizierten Instrumente, sondern nur das richtige Stück Kunststoff mit einem chemischen Schalter und unsere Technologie.“

Der „Schalter“ selbst besteht aus einer Verbindung namens Azobenzol und Bordifluorid, das die optischen Eigenschaften verbessert. Die Chemikalie reagiert auf rotes und blaues Licht, wobei das rote Licht wie Tinte wirkt und die Bilder erzeugt und das blaue Licht sie wieder entfernt. Die Nachteile der Entwicklung: Azobenzol ist extrem reizend und kann bei falschem Umgang gefährlich für Mensch und Umwelt werden.

Laut den Forschern ist diese Methode indes so ausgereift, dass sie praktisch bereits jetzt einsetzbar ist. Doch die Chemiker wollen weiterforschen, um künftig noch hochauflösendere und kontrastreichere Bilder sowie langlebigere Polymere zu entwickeln.

Die Studie erschien am 9. August 2024 in der Fachzeitschrift „Chem“.