Исследователи создают «самый маленький светодиод», чтобы превратить камеры смартфонов в голографические микроскопы

Исследовательская группа из Альянса исследований и технологий Сингапура и Массачусетского технологического института (SMART) утверждает, что построила «самый маленький в мире светодиод» и говорит, что эта технология может быть использована для превращения камер смартфонов в микроскопы с высоким разрешением в будущем.

«Наш прорыв представляет собой доказательство концепции, которая может иметь огромное значение для многочисленных приложений, требующих использования микро-светодиодов», — утверждает Иксунг Канг, научный сотрудник Массачусетского технологического института во время проекта и ведущий автор статьи с подробным описанием. работа. «Например, этот светодиод можно объединить в массив для более высокого уровня освещения, необходимого для крупномасштабных приложений».
«Кроме того, — продолжает Канг, — благодаря низкой стоимости и масштабируемости микроэлектронных КМОП-процессов это можно сделать без увеличения сложности, стоимости или форм-фактора системы. Это позволяет нам относительно легко преобразовать мобильный телефон в камеру в голографический микроскоп. Кроме того, управляющая электроника и даже формирователь изображения могут быть интегрированы в один и тот же чип, используя доступную электронику в процессе, таким образом создавая микро-светодиод «все в одном», который может преобразовать поле. ."

Кремниевый светодиод, созданный командой, определенно крошечный — даже, что интересно, меньше, чем длина волны света, который он излучает. Несмотря на это, его интенсивность света эквивалентна кремниевым светодиодам гораздо большего размера, и он достаточно мощный, чтобы управлять прототипом голографического микроскопа, который составляет основу заявлений команды о возможности преобразования камер смартфонов в микроскопы путем интеграции светодиодов в кремниевый корпус. уровень.

Однако, чтобы микроскоп — автономный или встроенный в смартфон — работал, требуется умное программное обеспечение. В данном случае это программное обеспечение представляет собой алгоритм глубокой нейронной сети, способный превращать измерения, сделанные тем, что команда называет «голографическим микроскопом», в реконструированные объекты. При тестировании комбинация аппаратного и программного обеспечения показала способность смотреть на такие маленькие объекты, как клетки и бактерии, без громоздкой оптики.
«Помимо своего огромного потенциала в безлинзовой голографии, наш новый светодиод имеет широкий спектр других возможных применений», — утверждает соавтор Раджив Рам, профессор электротехники Массачусетского технологического института и соавтор.

«Поскольку его длина волны находится в пределах минимального окна поглощения биологических тканей, а также с его высокой интенсивностью и наноразмерной площадью излучения, наш светодиод может быть идеальным для приложений биовизуализации и биосенсоров, включая микроскопию ближнего поля и имплантируемые устройства CMOS. , можно интегрировать этот светодиод с фотодетекторами на кристалле, и тогда он может найти дальнейшее применение в связи на кристалле, ближнем инфракрасном излучении (ближнем инфракрасном диапазоне) и тестировании фотоники на пластине».