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研究人员宣称开发出“世界上最小的LED”

研究人员宣称开发出“世界上最小的LED” 近眼显示
2023-05-08
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来自新加坡-麻省理工学院研究与技术联盟(SMART)的一个研究小组声称已经开发了“世界上最小的LED”——并称该技术在未来可用于将智能手机摄像头变成高分辨率的显微镜。


我们的突破代表了一个概念的证明,它可能对需要使用Micro LED的众多应用产生巨大的影响,”Iksung Kang声称,他在该项目时是麻省理工学院的研究助理,也是详细介绍该工作的论文的主要作者。例如,这种LED可以组合成一个阵列,以实现更大规模的应用所需的更高水平的照明。”

世界上最小的LED(a, b, c),加上一些机器学习的智能,可以把未来的智能手机变成显微镜(d, e, f)。(📷: Kang et al)

此外,”Kang继续说,由于微电子CMOS工艺的低成本和可扩展性,这可以在不增加系统的复杂性、成本或外形尺寸的情况下完成。这使我们能够相对容易地将一个手机摄像头转换成全息显微镜。此外,通过利用工艺中可用的电子元件,控制电子元件甚至成像器都可以集成到同一个芯片中,从而创造出一个‘多合一’的Micro LED,这对该领域来说可能是变革性的。”

该团队创造的硅LED绝对是微小的——有趣的是,甚至比它发出的光的波长还小。尽管如此,它的光强度相当于大得多的硅LED——而且它的功率足以驱动全息显微镜原型,这构成了该团队声称能够通过在硅层面上整合LED而将智能手机相机转换成显微镜的基础。

然而,要真正使显微镜——独立的或内置于智能手机中——工作,需要一些聪明的软件。在这种情况下,该软件是一种深度神经网络算法,能够将该团队所谓的全息显微镜”的测量结果转化为重建的物体。在测试中,该硬件和软件组合被证明能够在没有笨重光学设备的情况下窥视像细胞和细菌这样小的物体。

利用微小的LED和一个神经网络,该团队已经创造了微小的全息显微镜”。(📷: Kang et al)


除了在无透镜全息技术方面的巨大潜力外,我们的新LED还有其他广泛的可能应用,”共同作者、麻省理工学院电气工程教授Rajeev Ram声称。

因为它的波长在生物组织的最小吸收窗口内,再加上它的高强度和纳米级的发射区域,我们的LED可能是生物成像和生物感应应用的理想选择,包括近场显微镜和植入式CMOS设备。而且,有可能将这种LED与片上光电探测器集成,然后它可以在片上通信、近红外(Near Infrared, NIR)接近感应和光电子学的晶圆测试中找到进一步的应用。”

该团队关于硅LED的论文已经发表在《自然-通讯》杂志上,而用于全息显微镜的深度神经网络则在《Optica》杂志上发表——两者都是开放获取的。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41467-023-36639-1#Sec2

https://opg.optica.org/optica/fulltext.cfm?uri=optica-9-10-1149&id=509776


 hackster.io

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