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讓全息顯微鏡更加小巧 科學家研制微型發(fā)光二極管
2023年05月09日 10:35:19
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點擊量：6923
全息顯微鏡是一種運用了數(shù)字全息技術的顯微鏡，與傳統(tǒng)顯微鏡相比，其更重視被測物體的波前信息。簡單的說，這種顯微鏡不會直接記錄物體圖像，而是通過將波前信息利用計算機算法重構的方式，生成帶有被測物體的相位和振幅(光強)信息的數(shù)字三維圖像，因此比傳統(tǒng)顯微鏡觀測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用了數(shù)字全息技術的顯微鏡，與傳統(tǒng)顯微鏡相比，其更重視被測物體的波前信息。簡單的說，這種顯微鏡不會直接記錄物體圖像，而是通過將波前信息利用計算機算法重構的方式，生成帶有被測物體的相位和振幅(光強)信息的數(shù)字三維圖像，因此比傳統(tǒng)顯微鏡觀測并記錄到的樣品信息更全、精度更高。
全息顯微鏡的獨特優(yōu)勢也讓其在表面形貌分析、MEMS振動分析、活體細胞研究等領域展現(xiàn)出了非常廣闊的應用前景，但與此同時，這類產品在硬件上其實還有許多提升空間，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—麻省理工學院研究與技術聯(lián)盟(以下簡稱：聯(lián)盟)或許提供了一個重要的突破口。聯(lián)盟的科學家團隊開發(fā)出了世界最小的發(fā)光二極管(以下簡稱：LED)，而它可用于構建或許是迄今為止，最小的全息顯微鏡。
據(jù)悉，聯(lián)盟團隊開發(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度卻達到了54-150毫瓦，這對于“寸土寸金”的芯片來說意義重大。要知道，過去全息顯微鏡體積難以控制的一個重要原因便是，芯片本身無法滿足光源要求，大多數(shù)光子芯片中的光都來自芯片外，而這會導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。
事實上，聯(lián)盟團隊也證明了新LED對于全息顯微鏡發(fā)展的意義，他們成功將這種微型LED集成到一個不需要透鏡或針孔的在線、厘米級全硅全息顯微鏡中。當然這或許還不是最令人興奮的。因為解決芯片擴展性難題，因此理論上，通過修改硅芯片和軟件，完全可以實現(xiàn)將手機攝像頭轉變?yōu)槿@微鏡。相信這對于相關科研從業(yè)人員而言，是一個十分驚喜的發(fā)展方向。
當然，除了硬件上的發(fā)展，我們不能忽視軟件層面的推進。從整體來看，微型LED對于全息顯微鏡的發(fā)展影響，是受到神經網(wǎng)絡算法技術發(fā)展催化的。正如前文我們提過，全息顯微鏡在呈現(xiàn)過程中是借由算法對信息的重構實現(xiàn)的。
而從長遠的發(fā)展來說，微型LED或許對于全息顯微技術的發(fā)展只是一個開始，隨著算法的成熟，芯片技術的進一步發(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品?？茖W發(fā)展的魅力正是在于一項技術的發(fā)展會在潛移默化中推動整個產業(yè)的進步。未來值得我們期待。
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