世界最小LED助攻 手机镜头有望进化成高清晰显微镜
研究人员创造出世界上最小的硅 LED 和全息显微镜,让智能手机应用再提升,相机能成为容易携带的高分辨率显微镜。
虽然光子芯片在照明领域有所进展,但很难集成一个小型、明亮的 on-chip 光发射器,所以制造商一般会采用 off-chip 光源,但这种光源能源效率低,限制光子芯片的扩展性。
现在新加坡与麻省理工学院研究与技术联盟研究人员开发出世界上最小的硅LED,宽度不到1微米,且强度与较大的硅LED相媲美,使off-chip发射器可能成为过去的产物。
研究人员将他们的迷你硅LED放在55纳米的CMOS中,与其他光电组件一起放到一个芯片上。
为了测试LED如何应用在现实世界,他们将其放置在无透镜全息显微镜中,这种显微镜比普通显微镜小,价格更低。 研究人员使用一个光源来照亮样品,让光线散射到一个 CMOS 数字图像传感器上,形成一个数字全息图,再由电脑处理图像生成。
不过,用这种显微镜重建图像时可能有些困难,因为需要了解光源的孔径、波长以及样品到传感器的距离。 对此,研究人员使用一种神经网络算法来重建全息显微镜观察的物体。
研究人员发现,全息镜头提供比普通光学显微镜更精确的高分辨率图像,其分辨率约20微米,比人类皮肤细胞(直径是20到40微米)和白血球(30微米)还小。
研究人员认为,这些研究可能有助于重建微观物体,如人体组织样本和植物种子,也可用于现有的智能手机镜头,只需修改手机的硅胶芯片和软件,就能将手机转换成高分辨率的显微镜。
研究作者Rajeev Ram表示,新LED因为波长关系,再加上高强度和纳米级的发射区域,有望成为生物成像和生物感应应用的理想选择。