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讓全息顯微鏡更加小巧 科學(xué)家研制微型發(fā)光二極管
2023年05月09日 10:35:19
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點(diǎn)擊量：6943
全息顯微鏡是一種運(yùn)用了數(shù)字全息技術(shù)的顯微鏡，與傳統(tǒng)顯微鏡相比，其更重視被測(cè)物體的波前信息。簡(jiǎn)單的說(shuō)，這種顯微鏡不會(huì)直接記錄物體圖像，而是通過(guò)將波前信息利用計(jì)算機(jī)算法重構(gòu)的方式，生成帶有被測(cè)物體的相位和振幅(光強(qiáng))信息的數(shù)字三維圖像，因此比傳統(tǒng)顯微鏡觀(guān)測(cè)并記錄到的樣品信息更全、精度更高。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】全息顯微鏡是一種運(yùn)用了數(shù)字全息技術(shù)的顯微鏡，與傳統(tǒng)顯微鏡相比，其更重視被測(cè)物體的波前信息。簡(jiǎn)單的說(shuō)，這種顯微鏡不會(huì)直接記錄物體圖像，而是通過(guò)將波前信息利用計(jì)算機(jī)算法重構(gòu)的方式，生成帶有被測(cè)物體的相位和振幅(光強(qiáng))信息的數(shù)字三維圖像，因此比傳統(tǒng)顯微鏡觀(guān)測(cè)并記錄到的樣品信息更全、精度更高。
全息顯微鏡的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)也讓其在表面形貌分析、MEMS振動(dòng)分析、活體細(xì)胞研究等領(lǐng)域展現(xiàn)出了非常廣闊的應(yīng)用前景，但與此同時(shí)，這類(lèi)產(chǎn)品在硬件上其實(shí)還有許多提升空間，而這方面的發(fā)展顯然和數(shù)字全息技術(shù)的發(fā)展有著密切的聯(lián)系。而就在最近，新加坡—麻省理工學(xué)院研究與技術(shù)聯(lián)盟(以下簡(jiǎn)稱(chēng)：聯(lián)盟)或許提供了一個(gè)重要的突破口。聯(lián)盟的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了世界最小的發(fā)光二極管(以下簡(jiǎn)稱(chēng)：LED)，而它可用于構(gòu)建或許是迄今為止，最小的全息顯微鏡。
據(jù)悉，聯(lián)盟團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的LED體積僅僅只有1.15-0.13平方微米，但每平方厘米的空間強(qiáng)度卻達(dá)到了54-150毫瓦，這對(duì)于“寸土寸金”的芯片來(lái)說(shuō)意義重大。要知道，過(guò)去全息顯微鏡體積難以控制的一個(gè)重要原因便是，芯片本身無(wú)法滿(mǎn)足光源要求，大多數(shù)光子芯片中的光都來(lái)自芯片外，而這會(huì)導(dǎo)致其整體能源效率低下，從硬件層面限制全息顯微鏡的發(fā)展。
事實(shí)上，聯(lián)盟團(tuán)隊(duì)也證明了新LED對(duì)于全息顯微鏡發(fā)展的意義，他們成功將這種微型LED集成到一個(gè)不需要透鏡或針孔的在線(xiàn)、厘米級(jí)全硅全息顯微鏡中。當(dāng)然這或許還不是最令人興奮的。因?yàn)榻鉀Q芯片擴(kuò)展性難題，因此理論上，通過(guò)修改硅芯片和軟件，完全可以實(shí)現(xiàn)將手機(jī)攝像頭轉(zhuǎn)變?yōu)槿@微鏡。相信這對(duì)于相關(guān)科研從業(yè)人員而言，是一個(gè)十分驚喜的發(fā)展方向。
當(dāng)然，除了硬件上的發(fā)展，我們不能忽視軟件層面的推進(jìn)。從整體來(lái)看，微型LED對(duì)于全息顯微鏡的發(fā)展影響，是受到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法技術(shù)發(fā)展催化的。正如前文我們提過(guò)，全息顯微鏡在呈現(xiàn)過(guò)程中是借由算法對(duì)信息的重構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。
而從長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展來(lái)說(shuō)，微型LED或許對(duì)于全息顯微技術(shù)的發(fā)展只是一個(gè)開(kāi)始，隨著算法的成熟，芯片技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，全息顯微鏡還有很多發(fā)展的可能，而微型LED也可能影響到其他的儀器產(chǎn)品。科學(xué)發(fā)展的魅力正是在于一項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展會(huì)在潛移默化中推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步。未來(lái)值得我們期待。
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