كتب : محمد الخولى - محمد شوقى
ابتكر باحثون أصغر مجهر LED من السيليكون وميكروسكوب ثلاثي الأبعاد في العالم، مما يفتح مجموعة واسعة من التطبيقات المحتملة، والتي من شأنها تحويل كاميرا الهواتف الذكية إلى مجهر محمول عالي الدقة ، بحسب ما نشره موقع نيو أطلس نقلًا عن دورية نيتشر كومينكيشن.
وفي حين أن الرقائق الضوئية، وهي الرقائق الدقيقة التي تحتوي على مكونين فوتونيين أو أكثر يشكلان دائرة عاملة، قد قطعت شوطًا طويلاً في مجال الإضاءة، إلا أن دمج باعث ضوئي صغير ومشرق على الرقاقة ظل بعيد المنال، ويلجأ المصنعون عادة إلى استخدام مصدر ضوء خارج الرقاقة، والذي يتميز بكفاءة منخفضة للطاقة ويحد من قابلية التوسع في الرقائق الضوئية.
الآن وبفضل باحثين من سنغافورة، بالتعاون مع معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا للأبحاث والتكنولوجيا، تم تطوير أصغر صمام ثنائي باعث للضوء “ليد” من السيليكون في العالم بأقل من ميكرومتر على نطاق واسع، بكثافة مماثلة لمصابيح الليد السيليكونية الأكبر حجمًا وكان من الصعب دمج البواعث السابقة على الرقاقة في المنصات القياسية التكميلية لأشباه الموصلات المعدنية CMOS، وهي عبارة عن دائرة متكاملة مبنية على لوحة دوائر مطبوعة، وهي تقنية أشباه الموصلات المستخدمة في معظم رقائق اليوم. في الهواتف المحمولة، يتم استخدام CMOS كـ “عين” الكاميرا.
ولتحقيق الابتكار الثوري، وضع الباحثون LED باعث ضوء ليد السيليكون الصغير في عقدة CMOS 55 نانومتر، جنبًا إلى جنب مع المكونات الضوئية والإلكترونية الأخرى، على شريحة واحدة ولاختبار كيف يمكن استخدام باعث الضوء المتناهي الصغر في مواقف العالم الحقيقي، قام الباحثون بوضعه في مجهر ثلاثي الأبعاد عديم العدسة اذ تعتبر المجاهر الخالية من العدسات أصغر من المجاهر العادية وأقل تكلفة لأنها لا تتطلب أنظمة عدسات معقدة ودقيقة.
استخدم الباحثون مصدر ضوء لإلقاء الضوء على عينة؛ ثم تم تشتيت الضوء على مستشعر الصورة الرقمية CMOS، مما أدى إلى إنشاء صورة ثلاثية الأبعاد رقمية يقوم الكمبيوتر بمعالجتها لإنتاج صورة.
ويمكن أن تكون هناك صعوبات مع المجهر المجسم عديم العدسة في إعادة بناء الصورة. وتتطلب عملية إعادة البناء الدقيقة عادة معرفة تفصيلية بفتحة العدسة وطول موجة ضوء المصدر ومسافة العينة إلى المستشعر.
ولمواجهة هذه الصعوبة، استخدم الباحثون خوارزمية الشبكات العصبية لإعادة بناء الأشياء التي يراها المجهر الهولوغرافي حيث تعد الشبكات العصبية هي أنظمة كمبيوتر تحاكي شبكات الدماغ البشري، وتعتمد على بيانات التدريب للتعلم وتحسين دقتها بمرور الوقت.
