به گزارش پارسینه و به نقل از interestingengineering، این تراشه نوری کوچک اما قدرتمند قادر است نور ستارگان را با نرخ 88 فریم در ثانیه و وضوحی 100 برابر بیشتر از دستگاه‌های معمولی ثبت کند.
تصور کنید دستگاهی به کوچکی یک ناخن که بتواند جهان و ستارگان را با دقت رنگی بسیار بالا ببیند؛ دقتی که دوربین‌ها و طیف‌سنج‌های سنتی را پشت سر می‌گذارد. این دقیقاً همان چیزی است که تیمی از پژوهشگران دانشگاه تسینگ‌هوا در چین ساخته‌اند.
این تراشه نوری کوچک که «یوهنگ» (Yuheng) یا «رافائل» (Rafael) نام دارد، می‌تواند نور را در لحظه تحلیل کند؛ با دقتی که پیش‌تر فقط در ابزارهای آزمایشگاهی بزرگ و پیچیده ممکن بود.
به گفته پژوهشگران، این تراشه دقت طیفی (وضوح رنگی) را تا 100 برابر نسبت به تصویربردارهای معمولی افزایش می‌دهد و قادر است رنگ‌هایی را که کمتر از یک‌دهم نانومتر با هم تفاوت دارند، از یکدیگر تشخیص دهد.
نویسندگان این مطالعه می‌گویند: «این روش تصویربرداری طیفی با عملکرد بالا و قابلیت ادغام آسان، می‌تواند پیشرفت‌هایی در حوزه‌هایی مانند علم مواد و اخترفیزیک ایجاد کند.»
برای درک بهتر توانایی این تراشه، کافی است بدانید که می‌تواند نقشه‌برداری از کهکشان راه شیری را که معمولاً هزاران سال طول می‌کشد، در کمتر از یک دهه انجام دهد.
نتیجه‌ای از فیزیک هوشمندانه و الگوریتم‌های پیشرفته
این تراشه حاصل بازنگری در مشکلی است که مدت‌ها ابزارهای نوری را محدود کرده بود. به‌طور سنتی، ابزارهای تصویربرداری نور ورودی را به رنگ‌های مختلف تجزیه می‌کنند تا آن را تحلیل کنند.
هرچه جداسازی رنگ‌ها دقیق‌تر باشد، نور بیشتری از دست می‌رود و ابزارها بزرگ‌تر و پیچیده‌تر می‌شوند. این تعادل بین وضوح و کارایی، ساخت دستگاه‌های کوچک و دقیق را تقریباً غیرممکن کرده بود.
اما پژوهشگران رویکرد متفاوتی اتخاذ کردند. به‌جای جداسازی فیزیکی نور، تراشه یوهنگ اجازه می‌دهد تمام نور به‌طور همزمان وارد شود و آن را از طریق الگوی منحصربه‌فردی که درون دستگاه شکل می‌گیرد، رمزگذاری می‌کند.
الگوهای تداخلی تصادفی بسیار کوچک، همراه با کریستال «لیتیوم نیوبیت» که با اعمال ولتاژ نور را خم می‌کند، به تراشه اجازه می‌دهند اطلاعات دقیق رنگی را جمع‌آوری کند. سپس با استفاده از الگوریتم‌های رایانه‌ای پیشرفته، تراشه نور را رمزگشایی کرده و طیف کامل رنگ را بازسازی می‌کند.
نتیجه حیرت‌انگیز است: تراشه دارای 73٪ عبور نور است (بیشتر نور ورودی از آن عبور می‌کند) و با نرخ 88 فریم در ثانیه تصویربرداری می‌کند، بدون افت روشنایی یا سرعت، و وضوح رنگی فوق‌العاده‌ای ارائه می‌دهد. به‌عبارتی، کار یک میز نوری بزرگ را در قالب یک تراشه کوچک و هوشمند انجام می‌دهد.
نویسندگان مطالعه می‌گویند: «رافائل توانست طیف‌های زیر آنگسترومی، شامل تمام قله‌های جذب اتمی، از 5600 ستاره را در یک تصویر ثبت کند؛ که نشان‌دهنده بهبود 100 تا 10,000 برابری در کارایی مشاهده نسبت به طیف‌سنج‌های اخترشناسی سطح جهانی است.»
زمان ادغام و توسعه رافائل فرا رسیده
یوهنگ گامی بزرگ در جهت تحلیل نوری فوق‌دقیق و پرسرعت در قالب یک دستگاه کوچک و کاربردی محسوب می‌شود. کاربردهای بالقوه آن بسیار گسترده‌اند. برای مثال، در پزشکی می‌تواند برای تحلیل غیرتهاجمی بافت‌ها و تشخیص بیماری‌ها استفاده شود.
پهپادها می‌توانند از آن برای بررسی کیفیت خاک یا تشخیص آلاینده‌ها بهره ببرند. خودروهای خودران نیز ممکن است با کمک این تراشه، سطح جاده، تابلوها و موانع را با دقت بیشتری—even در شرایط نوری دشوار تشخیص دهند.
در حوزه اخترشناسی، تیم پژوهشی قصد دارد تراشه یوهنگ را روی تلسکوپ بزرگ کاناریاس در اسپانیا آزمایش کند؛ بزرگ‌ترین تلسکوپ نوری تک‌دهنه جهان. هدف آن‌ها بررسی ستارگان، کهکشان‌ها، ماده تاریک و سیاه‌چاله‌ها با کارایی بی‌سابقه است.
با این حال، این به معنای آمادگی کامل فناوری برای استفاده نیست. این فناوری هنوز در مراحل اولیه توسعه قرار دارد و پژوهشگران در حال کار روی بهبود پایداری و قابلیت ادغام آن هستند.
.jpg)
.gif)
.gif)
0 دیدگاه