ГИБРИДНЫЙ НАНОКОМПОЗИТНЫЙ МАТЕРИАЛ, СИСТЕМА ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ ОБЪЕМНОГО ПРОЕЦИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ

1. Гибридная проекционная матрица для объемного проецирования трехмерного (3D) изображения, содержащая в прозрачной для света твердой подложке синергетическую комбинацию частиц по меньшей мере двух различных типов:
первый тип, содержащий наноизлучающие частицы, выполненные с возможностью нелинейного поглощения одного или двух фотонов и излучения видимого света; и
второй тип, содержащий по меньшей мере одну добавку, улучшающую нелинейное поглощение одного или двух фотонов и излучение видимого света наноизлучающими частицами, с обеспечением возможности повышения интенсивности и/или модифицирования света, излучаемого наноизлучающими частицами.
2. Матрица по п. 1, в которой прозрачная для света твердая подложка содержит полимерную подложку.
3. Матрица по п. 2, в которой полимерная подложка содержит полиметилакрилат.
4. Матрица по любому из пп. 1-3, в которой наноизлучающие частицы содержат квантовые точки, квантовые проволоки или стержни, квантовые ямы, квантовые кольца, нанокристаллы, нанопластины, флуоресцирующие молекулы, флуорофоры и/или фосфоры.
5. Матрица по п. 4, в которой нанокристаллы представляют собой нанокристаллы со структурой ядро/оболочка или гетероструктурные нанокристаллы.
6. Матрица по любому из пп. 1-4, в которой наноизлучающие частицы содержат квантовые точки.
7. Матрица по любому из пп. 1-6, в которой упомянутая по меньшей мере одна добавка содержит наночастицы золота, наночастицы серебра, полупроводниковые наночастицы, наноцеллюлозу, углеродные нанотрубки, двумерные материалы, графен или проводящие и/или полупроводниковые полимеры.
8. Матрица по п. 7, в которой упомянутая по меньшей мере одна добавка содержит металлические частицы, представляющие собой наночастицы серебра, и/или углеродные нанотрубки.
9. Матрица по любому из пп. 1-8, выполненная в форме листа с толщиной от 2 до 5 мм.
10. Матрица по п. 9, причем лист имеет полированную поверхность.
11. Матрица по п. 10, причем полированный лист имеет чистоту обработки около 1 мкм.
12. Способ изготовления гибридной проекционной матрицы для объемного проецирования трехмерного (3D) изображения, включающий в себя следующие этапы:
a) смешивают в растворе для синтеза прозрачной для света твердой подложки первое заданное количество частиц первого типа, содержащих наноизлучающие частицы, и второе заданное количество частиц второго типа, состоящих из по меньшей мере одной добавки; и
b) отверждают полученную смесь для получения матрицы.
13. Способ по п. 12, в котором раствор для синтеза прозрачной для света твердой подложки содержит мономер, который после полимеризации образует прозрачную для света полимерную подложку.
14. Способ по п. 13, включающий в себя следующие этапы:
a1) смешивают в растворе мономера для синтеза полимерной подложки первое заданное количество частиц первого типа, содержащих наноизлучающие частицы, и второе заданное количество частиц второго типа, содержащих упомянутую по меньшей мере одну добавку;
а2) вводят в смесь инициатор полимеризации; и
b1) обеспечивают возможность полимеризации полученной смеси для получения матрицы.
15. Способ по п. 13 или 14, в котором полимерная подложка содержит полиметилакрилат.
16. Способ по любому из пп. 12-15, в котором наноизлучающие частицы содержат квантовые точки, квантовые проволоки или стержни, квантовые ямы, квантовые кольца, нанокристаллы, нанопластины, флуоресцирующие молекулы, флуорофоры и/или фосфоры.
17. Способ по п. 16, в котором нанокристаллы представляют собой нанокристаллы со структурой ядро/оболочка или гетероструктурные нанокристаллы.
18. Способ по любому из пп. 12-17, в котором упомянутая по меньшей мере одна добавка содержит наночастицы золота, наночастицы серебра, полупроводниковые наночастицы, наноцеллюлозу, углеродные нанотрубки, двумерные материалы, графен, или проводящие и/или полупроводниковые полимеры.
19. Способ по любому из пп. 12-15, в котором наноизлучающие частицы содержат квантовые точки.
20. Способ по п. 19, в котором упомянутая по меньшей мере одна добавка содержит металлические частицы, представляющие собой наночастицы серебра, и/или углеродные нанотрубки.
21. Способ по п. 20, в котором матрицу получают из раствора квантовых точек с концентрацией квантовых точек от 2 мкл/мл до 8 мкл/мл, при этом раствор наночастиц серебра имеет концентрацию наночастиц серебра от 0,01 мг/мл до 0,2 мг/мл.
22. Способ по п. 20, в котором матрицу получают из раствора квантовых точек с концентрацией квантовых точек от 2 мкл/мл до 8 мкл/мл, при этом раствор углеродных нанотрубок имеет концентрацию наночастиц углерода от 0,0001 мг/мл до 0,01 мг/мл.
23. Способ по п. 21 или 22, дополнительно включающий в себя этап, на котором перед введением упомянутого инициатора смесь предварительно нагревают до температуры около 90°С.
24. Способ по любому из пп. 21-23, дополнительно включающий в себя этапы, на которых смесь наливают в литейную форму заданной формы и обеспечивают возможность полимеризации смеси при температуре около 75°С в течение около 24 ч.
25. Способ по п. 24, дополнительно включающий в себя этап, на котором полученную после полимеризации матрицу нарезают в форме параллельных листов.
26. Способ по п. 25, дополнительно включающий в себя этап, на котором отбирают соседние пластинки для получения аналогичных концентраций наночастиц в каждой из отобранных пластинок.
27. Способ по п. 25 или 26, в котором лист имеет толщину от 2 мм до 5 мм.
28. Способ по любому из пп. 25-27, дополнительно включающий в себя этап, на котором упомянутый лист полируют.
29. Способ по п. 28, в котором отполированный лист имеет чистоту обработки около 1 мкм.
30. Система объемного проецирования трехмерного (3D) изображения, содержащая:
источник излучения фотонов; и
гибридную проекционную матрицу по любому из пп. 1-11,
причем матрица расположена после источника излучения, для приема фотонов от упомянутого источника излучения, при этом матрица выполнена с возможностью излучения после этого видимого света для создания трехмерного изображения.
31. Система по п. 30, в которой источник излучения фотонов представляет собой лазер, выполненный с возможностью излучения невидимого инфракрасного света.
32. Система по п. 31, в которой лазер выполнен с возможностью выполнения XY-сканирования для позиционирования фокальной точки лазерного луча для каждой секущей плоскости изображения.
33. Система по п. 31, в которой лазер выполнен с возможностью выполнения Z-сканирования для позиционирования фокальной точки лазерного луча для каждой плоскости по глубине изображения.
34. Система по п. 31, в которой лазер выполнен с возможностью выполнения сканирования для заполнения вокселя.
35. Система по п. 31, в которой для повышения общей скорости обновления системы лазер выполнен с возможностью выполнения несвязанного трехчастного сканирования, причем упомянутое сканирование включает в себя:
первое XY-сканирование для позиционирования фокальной точки луча для каждой секущей плоскости изображения;
второе Z-сканирование для позиционирования фокальной точки луча для каждой плоскости по глубине изображения; и
третье сканирование для завершения изображение и заполнения вокселя.
36. Способ объемного проецирования трехмерного (3D) изображения, в соответствии с которым фотоны проецируют на гибридную проекционную матрицу по любому из пп. 1-11, причем матрица после этого излучает видимый свет для формирования трехмерного изображения.
37. Способ по п. 36, в котором фотоны представляют собой фотоны инфракрасного света, излучаемого лазером.
38. Способ по п. 37, в котором лазер выполняет XY-сканирование для позиционирования фокальной точки лазерного луча для каждой секущей плоскости изображения.
39. Способ по п. 37, в котором лазер выполняет Z-сканирование для позиционирования фокальной точки лазерного луча для каждой плоскости по глубине изображения.
40. Способ по п. 37, в котором лазер выполняет сканирование для заполнения вокселя.
41. Способ по п. 37, в котором для повышения общей скорости обновления системы лазер выполняет несвязанное трехчастное сканирование, причем упомянутое сканирование включает в себя:
первое XY-сканирование для позиционирования фокальной точки луча для каждой секущей плоскости изображения;
второе Z-сканирование для позиционирования фокальной точки луча для каждой плоскости по глубине изображения; и
третье сканирование для завершения изображение и заполнения вокселя.
42. Применение гибридной проекционной матрицы по любому из пп. 1-11 для формирования трехмерного изображения.