Kleinste led maakt van gsm een microscoop

Onderzoekers in Singapore, hebben 's werelds kleinste led ontwikkeld waarmee bestaande mobiele telefooncamera's kunnen worden omgevormd tot microscopen met hoge resolutie.

De nieuwe led, die kleiner is dan de golflengte van het licht, werd gebruikt om 's werelds kleinste holografische microscoop te bouwen, waardoor de weg wordt vrijgemaakt om bestaande camera's in alledaagse apparaten zoals mobiele telefoons om te bouwen tot microscopen door alleen de siliciumchip en de software aan te passen. Deze technologie betekent ook een belangrijke stap voorwaarts in de miniaturisering van diagnostiek voor indoor telers en duurzame tuinbouw, aldus het onderzoeksteam.

Deze doorbraak werd aangevuld met de ontwikkeling van een revolutionair neuraal netwerkalgoritme dat in staat is door de holografische microscoop gemeten objecten te reconstrueren, waardoor microscopische objecten zoals cellen en bacteriën beter kunnen worden onderzocht zonder dat daarvoor omvangrijke conventionele microscopen of extra optiek nodig zijn. Het onderzoek maakt ook de weg vrij voor een belangrijke vooruitgang in de fotonica: het bouwen van een krachtige on-chip emitter kleiner dan een micrometer, wat lang een uitdaging op dit gebied is geweest.

(a) Foto van een volledig gefabriceerde 300 mm wafer. (b) Close-up van een chip. (c) Infrarood microfoto met ingeschakelde led. (d) Holografische microscoopopstelling. (e) Close-up van een gereconstrueerd holografisch beeld vergeleken met de (f) grondwaarheid. (Foto's: Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART)

Het onderzoeksteam heeft ook de kwaliteit van de beeldreconstructie verbeterd. Dit nieuwe, diepe neurale netwerk bevat totale variatieregularisatie voor meer contrast en houdt rekening met de grote spectrale bandbreedte van de bron.

Illustratie van het proces van beeldreconstructie met behulp van de led, holografische microscoop en neuraal netwerk

"Naast het immense potentieel in lensloze holografie heeft onze nieuwe led een breed scala aan andere mogelijke toepassingen, bijvoorbeeld voor bio-imaging en bio-sensing toepassingen, waaronder near-field microscopie en implanteerbare CMOS-apparaten," voegde hoofdonderzoeker Rajeev Ram toe.