Najmanja silicijumska svijetleća LED dioda realizovana u nemodifikovanom mikroelektronskom CMOS čvoru otvorenog ljevanja na sobnoj temperaturi pokazuje područje emisije ispod talasne dužine (<0,14 μm 2 , ili ∅ 400 nm) i visokog prostornog intenziteta (>50 mW/cm 2 ) sa emisionim spektrom centriranim oko 1100 nm
U naučnoj organizaciji SMART (Singapore-MIT Alliance for Research and Technologi) razvijena je najmanja silicijumska svijetleća LED dioda na svijetu, široka manje od mikrometra, sa intenzitetom uporedivim sa mnogo većim silicijumskim LED diodama.
Prethodne emitere na čipu bilo je teško integrisati u standardne komplementarne metal-oksid-poluprovodnik (CMOS) platforme.
CMOS je integrisano kolo izgrađeno na štampanoj ploči, poluprovodničkoj tehnologiji koja se danas koristi u većini čipova. U mobilnim telefonima, CMOS se koristi kao ‘oko’ kamere.
Ovdje su istraživači postavili svoju sićušnu silikonsku LED diodu u 55 nm CMOS čvor pored drugih fotonskih i elektronskih komponenti, sve na jednom čipu.
Holografski mikroskop bez sočiva
Da bi testirali da li se njihov LED može koristiti u stvarnoj situaciji, stavili su ga u holografski mikroskop bez sočiva. Mikroskopi bez sočiva su manji od običnih mikroskopa i jeftiniji jer ne zahtjevaju složene, precizne sisteme sočiva. Oni koriste izvor svjetlosti da osvijetle uzorak. Svjetlost se zatim raspršuje na CMOS senzor digitalne slike, stvarajući digitalni hologram koji računar obrađuje da bi se proizvela slika.
Kod holografske mikroskopije bez sočiva može doći do poteškoća u rekonstrukciji slike. Obično, tačna rekonstrukcija zahtjeva detaljno poznavanje otvora blende i talasne dužine izvornog svjetla, kao i udaljenosti od uzorka do senzora.
Da bi se izborili sa ovom teškoćom, istraživači su koristili algoritam neuronske mreže za rekonstrukciju objekata posmatranih holografskim mikroskopom. Neuronske mreže su računarski sistemi koji oponašaju mreže ljudskog mozga, oslanjajući se na podatke o obuci da bi naučili i poboljšali svoju tačnost tokom vremena.
Istraživači su otkrili da njihovo holografsko sočivo daje tačnije slike visoke rezolucije od običnog optičkog mikroskopa. Izračunali su da njegova rezolucija iznosi približno 20 mikrona. Za kontekst, ljudska ćelija kože ima prečnik od 20 do 40 mikrona, a bijela krvna zrnca oko 30 mikrona.
Istraživači vide mnoge aplikacije za tehnologiju, uključujući rekonstrukciju mikroskopskih objekata kao što su uzorci ljudskog tkiva i sjemena biljaka, i kažu da se može koristiti u postojećim kamerama pametnih telefona jednostavnom modifikacijom silikonskog čipa i softvera telefona, pretvarajući telefon u uređaj visoke rezolucije – mikroskop.
Studiju objavljenu u časopisu Nature Communications možete pronaći na ovom linku.
