الباحثون يصنعون "أصغر مصباح LED" ويهدفون إلى تحويل كاميرات الهواتف الذكية إلى مجاهر ثلاثية الأبعاد

أصغر من الطول الموجي للضوء الذي ينبعث منه، هذا السيليكون الصغير قاد يمكن أن يعني تقدمًا كبيرًا في الفحص المجهري وغير ذلك الكثير.

يزعم فريق بحث من تحالف سنغافورة ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا للبحث والتكنولوجيا (SMART) أنه قام ببناء أصغر مصباح LED "في العالم" - ويقولون إن التكنولوجيا يمكن استخدامها لتحويل كاميرات الهواتف الذكية إلى مجاهر عالية الدقة في المستقبل.

"يمثل اختراقنا دليلاً على المفهوم الذي يمكن أن يكون له تأثير كبير على العديد من التطبيقات التي تتطلب استخدام مصابيح LED الصغيرة،" كما يقول إيكسونج كانج، مساعد الأبحاث في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في وقت المشروع والمؤلف الرئيسي للورقة التي تتناول التفاصيل. العمل. "على سبيل المثال، يمكن دمج هذا LED في مصفوفة للحصول على مستويات أعلى من الإضاءة اللازمة للتطبيقات واسعة النطاق."

يمكن لأصغر مصباح LED (a.b.c) في العالم، مع بعض الذكاء في التعلم الآلي، أن يحول الهواتف الذكية المستقبلية إلى مجاهر (d، e، f).

"بالإضافة إلى ذلك، يتابع كانغ، "نظرًا للتكلفة المنخفضة وقابلية التوسع لعمليات CMOS للإلكترونيات الدقيقة، يمكن القيام بذلك دون زيادة تعقيد النظام أو التكلفة أو عامل الشكل. وهذا يمكننا من تحويل جهاز محمول بسهولة نسبية علاوة على ذلك، يمكن دمج إلكترونيات التحكم وحتى جهاز التصوير في نفس الشريحة من خلال استغلال الإلكترونيات المتاحة في العملية، وبالتالي إنشاء مصباح LED صغير "الكل في واحد" يمكن أن يكون تحويليًا. مجال."

من المؤكد أن مصباح LED السيليكوني الذي أنشأه الفريق صغير جدًا، ومن المثير للاهتمام أنه أصغر من الطول الموجي للضوء الذي ينبعث منه. على الرغم من ذلك، فإن شدة الضوء الخاصة به تعادل مصابيح LED السيليكونية الأكبر بكثير - وهي قوية بما يكفي لتشغيل نموذج أولي لمجهر ثلاثي الأبعاد، والذي يشكل قاعدة ادعاءات الفريق بقدرته على تحويل كاميرات الهواتف الذكية إلى مجاهر من خلال تكامل المصابيح على مستوى السيليكون.

ومع ذلك، فإن جعل المجهر يعمل فعليًا، سواء كان مستقلاً أو مدمجًا في الهاتف الذكي، يتطلب بعض البرامج الذكية. في هذه الحالة، هذا البرنامج عبارة عن خوارزمية شبكة عصبية عميقة قادرة على تحويل القياسات التي تم إجراؤها بواسطة ما يسميه الفريق "المجهر المجسم" إلى كائنات مُعاد بناؤها. وفي الاختبار، أثبتت مجموعة الأجهزة والبرامج قدرتها على النظر إلى أشياء صغيرة مثل الخلايا والبكتيريا دون بصريات ضخمة.

باستخدام مصابيح LED الصغيرة والشبكة العصبية، قام الفريق بإنشاء "مجاهر ثلاثية الأبعاد" صغيرة.

يقول المؤلف المشارك راجيف رام، أستاذ الهندسة الكهربائية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والمؤلف المشارك: "علاوة على إمكاناته الهائلة في التصوير المجسم بدون عدسة، فإن مصباح LED الجديد الخاص بنا لديه مجموعة واسعة من التطبيقات المحتملة الأخرى".

"نظرًا لأن طول موجته يقع ضمن الحد الأدنى لنافذة الامتصاص للأنسجة البيولوجية، إلى جانب كثافته العالية ومنطقة انبعاثه النانوية، يمكن أن يكون مصباح LED الخاص بنا مثاليًا لتطبيقات التصوير الحيوي والاستشعار الحيوي، بما في ذلك الفحص المجهري للمجال القريب وأجهزة CMOS القابلة للزرع. ، من الممكن دمج هذا LED مع أجهزة الكشف الضوئي على الرقاقة، ويمكن بعد ذلك العثور على تطبيقات إضافية في الاتصالات على الرقاقة، واستشعار القرب NIR [بالأشعة تحت الحمراء القريبة]، واختبار الضوئيات على الرقاقة."

تم نشر ورقة الفريق حول LED السيليكون في مجلة Nature Communications، في حين تم وصف الشبكة العصبية العميقة للفحص المجهري المجسم في ورقة بحثية منشورة في Optica - وكلاهما تحت شروط الوصول المفتوح.