研究者らは「最小のLED」を構築、スマートフォンのカメラをホログラフィック顕微鏡に変えることを目指す

発する光の波長よりも小さいこの小さなシリコンは、 導かれた これは顕微鏡法などに大きな進歩をもたらす可能性があります。

シンガポールとマサチューセッツ工科大学の研究技術連合（SMART）の研究チームは、「世界最小のLED」を開発したと主張しており、この技術は将来スマートフォンのカメラを高解像度の顕微鏡に変えるために使用できる可能性があると述べている。

「私たちの画期的な成果は、マイクロ LED の使用を必要とする数多くの用途に多大な影響を与える可能性がある概念実証を示しています」と、プロジェクト当時のマサチューセッツ工科大学の研究助手であり、詳細を説明した論文の筆頭著者である Iksung Kang 氏は主張します。作品。 「たとえば、この LED をアレイに組み合わせて、大規模な用途に必要なより高いレベルの照明を実現できます。」

世界最小の LED (a.b.c) は、機械学習スマート機能を備えており、将来のスマートフォンを顕微鏡に変えることができます (d、e、f)。

「さらに、」とカン氏は続けます、「マイクロエレクトロニクスCMOSプロセスは低コストで拡張性があるため、システムの複雑さ、コスト、フォームファクターを増加させることなくこれを行うことができます。これにより、比較的簡単にモバイルデバイスに変換することができます」さらに、プロセスで利用可能な電子機器を活用することで、制御電子機器やイメージャさえも同じチップに統合することができ、これにより、携帯電話のカメラに変革をもたらす可能性のある「オールインワン」マイクロ LED が作成されます。分野。"

このチームが作成したシリコン LED は間違いなく小さく、興味深いことに、それが発する光の波長よりも小さいのです。それにもかかわらず、その光強度ははるかに大きなシリコン LED と同等であり、プロトタイプのホログラフィック顕微鏡を駆動するのに十分な強力です。これが、シリコンレベルのLED。

ただし、スタンドアロンまたはスマートフォンに組み込まれた顕微鏡を実際に動作させるには、いくつかの賢いソフトウェアが必要です。この場合、そのソフトウェアはディープ ニューラル ネットワーク アルゴリズムであり、チームが「ホログラフィック顕微鏡」と呼ぶものによって行われた測定値を再構成されたオブジェクトに変換することができます。テストでは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより、かさばる光学部品を使用せずに細胞や細菌と同じくらい小さな物体を覗き込むことができることが証明されました。

小さな LED とニューラル ネットワークを使用して、チームは小さな「ホログラフィック顕微鏡」を作成しました。

「レンズレスホログラフィーにおける計り知れない潜在力に加えて、私たちの新しいLEDには、他の幅広い応用可能性があります」と、共著者であるMIT電気工学教授のラジーブ・ラム氏は主張する。

「その波長は生体組織の最小吸収窓内にあり、高強度でナノスケールの発光領域を備えているため、当社の LED は、近接場顕微鏡や埋め込み型 CMOS デバイスなどのバイオイメージングおよびバイオセンシング用途に最適です。この LED をオンチップ光検出器と統合することが可能であり、オンチップ通信、NIR (近赤外線) 近接センシング、およびフォトニクスのオンウェーハ テストにさらなる応用が見出せる可能性があります。」

シリコン LED に関するチームの論文は Nature Communications 誌に掲載され、ホログラフィック顕微鏡用のディープ ニューラル ネットワークについては Optica 誌に掲載された論文に記載されています。どちらもオープンアクセス条件に基づいています。