Самый маленький в мире светодиод может превратить камеру мобильного телефона в микроскоп.

Исследователи Массачусетского технологического института создали светодиод на основе кремния размером менее одного микрона. Это меньше одной тысячной миллиметра (мм) в поперечнике. Несмотря на крошечные размеры, новый светодиод обладает высокой интенсивностью, что позволило исследователям создать голографический микроскоп. Это достижение может позволить камере смартфона стать портативным безлинзовым микроскопом с высоким разрешением.

Безлинзовые микроскопы меньше обычных микроскопов и дешевле, поскольку не требуют сложной и точной системы линз. Они используют источник света для освещения образца; затем свет рассеивается на цифровой датчик изображения CMOS, создавая цифровую голограмму, которую компьютер обрабатывает для создания изображения. Таким образом, вместо линзы, собирающей свет для формирования изображения объекта, датчик отправляет необработанные световые данные в программное обеспечение, которое реконструирует изображение объекта на основе геометрии установки.

Обычно для точной реконструкции требуется подробное знание апертуры и длины волны источника света, а также расстояния от образца до датчика. Чтобы избежать этой трудности, исследователи использовали алгоритм нейронной сети для реконструкции объектов, видимых в голографический микроскоп. Нейронные сети — это системы машинного обучения, которые полагаются на обучающие данные для обучения и повышения их точности с течением времени.

Исследователи обнаружили, что их голографическая линза обеспечивает более точное изображение с высоким разрешением, чем обычный оптический микроскоп. Они подсчитали, что его разрешение составляет примерно 20 микрометров (микрон). Клетка кожи человека имеет диаметр от 20 до 40 микрон. Исследователи говорят, что их технологию можно использовать в существующих камерах смартфонов, просто изменив силиконовый чип и программное обеспечение телефона, превратив телефон в микроскоп с высоким разрешением.