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讓全息顯微鏡更加小巧 科學家研制微型發光二極管
2023年05月09日 10:35:19
來源：化工儀器網 作者：小王 點擊量：6910
全息顯微鏡是一種運用了數字全息技術的顯微鏡，與傳統顯微鏡相比，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)信息的數字三維圖像，因此比傳統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 行業百態】全息顯微鏡是一種運用了數字全息技術的顯微鏡，與傳統顯微鏡相比，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)信息的數字三維圖像，因此比傳統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，而這方面的發展顯然和數字全息技術的發展有著密切的聯系。而就在最近，新加坡—麻省理工學院研究與技術聯盟(以下簡稱：聯盟)或許提供了一個重要的突破口。聯盟的科學家團隊開發出了世界最小的發光二極管(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。
據悉，聯盟團隊開發的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展。
事實上，聯盟團隊也證明了新LED對于全息顯微鏡發展的意義，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，完全可以實現將手機攝像頭轉變為全息顯微鏡。相信這對于相關科研從業人員而言，是一個十分驚喜的發展方向。
當然，除了硬件上的發展，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展影響，是受到神經網絡算法技術發展催化的。正如前文我們提過，全息顯微鏡在呈現過程中是借由算法對信息的重構實現的。
而從長遠的發展來說，微型LED或許對于全息顯微技術的發展只是一個開始，隨著算法的成熟，芯片技術的進一步發展，全息顯微鏡還有很多發展的可能，而微型LED也可能影響到其他的儀器產品。科學發展的魅力正是在于一項技術的發展會在潛移默化中推動整個產業的進步。未來值得我們期待。
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