【小哈划重点:这项新技术有可能通过仅修改硅芯片和软件,将智能手机等日常设备中的现有摄像头转换为显微镜。这一进步对各个领域诊断工具的小型化具有重大意义,包括室内农业和可持续农业。】
麻省理工学院和格芯新加坡组成的研究团队最近发表了一项研究,通过开发世界上最小的具有增强应变传感能力的LED,展示了LED技术的突破性进展。
这项新技术有可能通过仅修改硅芯片和软件,将智能手机等日常设备中的现有摄像头转换为显微镜。这一进步对各个领域诊断工具的小型化具有重大意义,包括室内农业和可持续农业。
研究人员通过其突破性的LED应变传感器设计解决了两个关键技术问题:尺寸和灵敏度。传统上,应变传感器较大,可能无法在较低的应变水平下提供准确的读数。这限制了它们在微机电系统(MEMS)、可穿戴技术和需要精确测量的生物医学设备等领域的适用性。研究人员通过开发世界上最小的LED应变传感器克服了这些限制,该传感器的尺寸仅为1.7平方米,同时还提供了增强的灵敏度,甚至可以检测最小的应变变化。
目前,大多数光子芯片从芯片外部的光源获取光,这导致能源效率降低并限制了其潜力。研究人员已经尝试了各种材料来直接在芯片上制造光发射器,但将这些材料集成到标准的芯片制造工艺中一直具有挑战性。硅是一种常用材料,已显示出潜力,但由于其间接带隙而效率低下。这一点,加上可用材料和制造工具的限制,阻碍了可以集成到常见芯片制造平台中的小型原生硅发射器的开发。
在实际应用中,团队利用这种微型LED制造了世界最小的全息显微镜。同时,研究人员还开发了一种突破性的神经网络算法。该算法可以重建由全息显微镜测量的物体,从而可以更好地检查细胞和细菌等微观物体,而无需大型传统显微镜或额外的透镜。
这项研究还使我们更接近光子学的一个主要目标:创建一个强大的超小型光发射器,可以直接集成到光子芯片中,这一直是该领域的一个挑战。