تبدیل موبایل به میکروسکوپ با کوچکترین ال ای دی جهان

به گزارش نیواطلس، حوزه فوتونیک بخشی از فناوری است که به انتقال ویژگی های فوتون ها مرتبط است. تحولات در این حوزه به نوآوری در طیف وسیعی از حوزه ها از جمله ارتباطات داده های بصری، تصویربرداری، علوم طبیعی و خدمات بهداشتی و همچنین نورپردازی و نمایشگرها منجر می شود.

هرچند تراشه های فوتونیک (میکروتراشه هایی حاوی یک یا دو عنصر فوتونیک که یک مدار را تشکیل می دهند) در حوزه نور پردازی، یکپارچه سازی یک منتشر کننده نور کوچک روی تراشه، بسیار پیشرفت کرده اند، اما این بخش همچنان پر از ابهام است. به طور معمول تولید کنندگان از یک منبع نور خارج از تراشه استفاده می کنند که مصرف انرژی آن چندکارآمد نیست و مقیاس پذیری تراشه های فوتونی را محدود می کند.

اما با توجه به دستاورد «اتحاد MIT و سنگاپور برایتحقیقات و فناوری» (SMART) که کوچکترین ال ای دی سیلیکونی جهان را با عرض کمتر از یک میکرومتر و قدرت قابل مقایسه با ال ای دی های سیلیکونی بزرگتر ساخته اند، تراشه های قدیمی دیگر کاربردی نخواهند داشت.

ساطع کننده های روی تراشه پیشین به سختی با پلتفرم های نیمه رسانای حاوی اکسید فلزی(CMOS)یکپارچه می شدند. CMOS یک مدار یکپارچه است که روی صفحه مدار چاپ می شود و از همین فناوری در بیشتر تراشه های فعلی استفاده می شود. CMOS در بیشتر موبایل ها به عنوان «چشم» دوربین به کار می رود.

در این پژوهش، محققان ال ای دی سیلیکونی کوچک را در یک گره CMOS با ضخامت ۵۵ نانومتر همراه دیگر تجهیزات الکترونیک و فوتونیک در یک تراشه قرار دادند.

میکروسکوپ های بدون لنز کوچک تر از نمونه های معمولی و ارزان تر هستند زیرا نیازمند سیستم های لنز دقیق و پیچیده نیستند. آنها از منبع نور برای یک نمونه استفاده کردند و سپس نور در یک حسگر CMOS دیجیتال منتشر شد و یک هولوگرام دیجیتالی ایجاد کرد که رایانه برای ایجاد تصویر پردازش می کند.

محققان متوجه شدند لنز هولوگرافیک آنها تصاویر با کیفیت و با دقت بیشتری نسبت به میکروسکوپ های نوری معمول می سازد. طبق محاسبه آنها وضوح میکروسکوپ مذکور حدود ۲۰ میکرومتر بود. برای درک بهتر این فرایند باید گفت عرض یک سلول بدن انسان ۲۰ تا ۴۰ میکرون و گلبول سفید خون حدود ۳۰ میکرون است.

محققان معتقدند نسل آینده CMOSها که با میکروال ای دی و شبکه عصبی یکپارچه شده اند، کاربردهای مختلفی دارند از جمله بازسازی اشیای میکروسکوپی مانند نمونه بافت انسان و دانه های گیاهان.

همچنین آنها معتقدند می توان این دستاورد را با اصلاح تراشه سیلیکونی و نرم افزار در موبایل به کاربرد و دستگاه را به یک میکروسکوپ با وضوح بالا تبدیل کرد.

این تحقیق در ژورنال «نیچر کامونیکیشنز» منتشر شده است.