Des chercheurs créent la « plus petite LED » dans le but de transformer les caméras des smartphones en microscopes holographiques
Plus petit que la longueur d'onde de la lumière qu'il émet, ce minuscule silicium DIRIGÉ pourrait signifier une grande avancée pour la microscopie et bien plus encore.
Une équipe de recherche de l'Alliance Singapour-MIT pour la recherche et la technologie (SMART) affirme avoir construit "la plus petite LED du monde" et affirme que cette technologie pourrait être utilisée à l'avenir pour transformer les caméras des smartphones en microscopes haute résolution.
"Notre avancée représente une preuve de concept qui pourrait avoir un impact considérable pour de nombreuses applications nécessitant l'utilisation de micro-LED", affirme Iksung Kang, assistant de recherche au Massachusetts Institute of Technology au moment du projet et auteur principal de l'article détaillant le travail. "Par exemple, cette LED pourrait être combinée en un réseau pour obtenir des niveaux d'éclairage plus élevés, nécessaires aux applications à plus grande échelle."
La plus petite LED (a.b.c) du monde, dotée d'un apprentissage automatique intelligent, pourrait transformer les futurs smartphones en microscopes (d, e, f).
"De plus", poursuit Kang, "en raison du faible coût et de l'évolutivité des processus microélectroniques CMOS, cela peut être réalisé sans augmenter la complexité, le coût ou le facteur de forme du système. Cela nous permet de convertir, avec une relative facilité, un caméra de téléphone dans un microscope holographique. De plus, l'électronique de contrôle et même l'imageur pourraient être intégrés dans la même puce en exploitant l'électronique disponible dans le processus, créant ainsi une micro-LED « tout-en-un » qui pourrait être transformatrice pour le champ."
La LED en silicium créée par l’équipe est définitivement minuscule – plus petite même, fait intéressant, que la longueur d’onde de la lumière qu’elle émet. Malgré cela, son intensité lumineuse est équivalente à celle de LED en silicium beaucoup plus grandes – et elle est suffisamment puissante pour piloter un prototype de microscope holographique, qui constitue la base des affirmations de l'équipe selon laquelle elle est capable de convertir les caméras des smartphones en microscopes grâce à l'intégration du LED au niveau du silicium.
Cependant, pour que le microscope, autonome ou intégré à un smartphone, fonctionne, il faut un logiciel intelligent. Dans ce cas, ce logiciel est un algorithme de réseau neuronal profond capable de transformer les mesures effectuées par ce que l'équipe appelle un « microscope holographique » en objets reconstruits. Lors des tests, la combinaison matérielle et logicielle s'est avérée capable d'observer des objets aussi petits que des cellules et des bactéries sans optiques encombrantes.
À l’aide de minuscules LED et d’un réseau neuronal, l’équipe a créé de minuscules « microscopes holographiques ».
"En plus de son immense potentiel en holographie sans lentille, notre nouvelle LED a un large éventail d'autres applications possibles", affirme Rajeev Ram, professeur de génie électrique au MIT et co-auteur.
« Parce que sa longueur d'onde se situe dans la fenêtre d'absorption minimale des tissus biologiques, ainsi que sa zone d'émission de haute intensité et à l'échelle nanométrique, notre LED pourrait être idéale pour les applications de bio-imagerie et de biodétection, y compris la microscopie en champ proche et les dispositifs CMOS implantables. , il est possible d'intégrer cette LED avec des photodétecteurs sur puce, et elle pourrait alors trouver d'autres applications dans la communication sur puce, la détection de proximité NIR [proche infrarouge] et les tests de photonique sur tranche.
L'article de l'équipe sur la LED au silicium a été publié dans la revue Nature Communications, tandis que le réseau neuronal profond pour la microscopie holographique est décrit dans un article publié dans Optica, tous deux en libre accès.