Новый подход к обнаружению объектов
Исследователи из Университета Нортуэстерн совершили прорыв в области сенсорных технологий. Они разработали способ обнаружения объектов размером с отдельные белки или раковые клетки без необходимости уменьшения размера датчика.
Устройство размером с пряжку ремня
Устройство, размером примерно с пряжку ремня, открывает новые возможности для работы на нано- и квантовом уровнях, что может иметь последствия для квантовых вычислений и точной медицины.
Ранее, когда учёным нужно было сделать снимок чего-то очень маленького, камера тоже должна была уменьшиться в размерах. Однако, по словам Кристиана Касселлы, доцента кафедры электротехники и вычислительной техники в Университете Нортуэстерн, по мере уменьшения размеров систем камер технология сталкивается со всё большими и большими барьерами.
Касселла — специалист по микроэлектромеханическим технологиям, то есть электрическим и механическим системам, которые работают на часто меньших, чем ширина человеческого волоса, масштабах. Он говорит, что по мере уменьшения размера пикселей в датчике камеры производительность и чувствительность ухудшаются.
Новый подход
Касселла и его коллеги Марко Коланжело и Сиддхартха Гош, доценты кафедры электротехники и вычислительной техники, работают в одном лабораторном пространстве в здании EXP Университета Нортуэстерн.
Коланжело — эксперт в области физики конденсированных сред, изучающий поведение материи на атомном уровне. Их открытие основано на том, что в физике конденсированных сред называется топологическими интерфейсными состояниями. Эти состояния позволяют исследователям точно направлять энергию в наномасштабные области, фокусируясь на очень узких, высоко локализованных участках без ухудшения производительности, которое возникает при уменьшении всего аппарата.
Один нанометр — это одна миллиардная часть метра. Благодаря своей точности, говорит Касселла, потенциальные приложения простираются от квантовых вычислений до точной медицины. Он называет это «основополагающим исследованием, которое показывает совершенно новую технологию», которая может привести к прогрессу в науках и технике.
Гош говорит, что их подход позволяет избежать традиционных ограничений при попытке уменьшить устройства всё меньше и меньше, вместо этого используя «хитрость физики», чтобы обойти эти ограничения.
Устройство, названное топологическим акустическим волновым датчиком, впервые было испытано как доказательство концепции, обнаружив маломощный инфракрасный лазер диаметром пять микрометров. Это примерно десятая часть ширины человеческого волоса.
«Здесь мы действительно можем различать очень малые уровни возбуждений и очень локализованные параметры», — говорит Коланжело. Его волнение связано в первую очередь с новыми видами физических исследований, которые открывают эти устройства. «Есть некоторые гипотезы о том, как работает физика за этими устройствами, которые ещё не подтверждены», — продолжает он, но более глубокое понимание этой физики также поможет продвинуть практические приложения.
Гош осторожно относится к прогнозированию будущей важности новой технологии, но также считает её очень интересным открытием, которое открывает множество направлений для будущих исследований.