I ricercatori hanno creato il LED ed il microscopio olografico più piccoli al mondo per un’ampia gamma di potenziali applicazioni.
Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART) è l’unico centro fondato dal Massachusetts Institute of Technology (MIT) al di fuori degli Stati Uniti. I laboratori nati in collaborazione con la National Research Foundation di Singapore (NRF), nel 2007, vedono la partecipazione di professori e studenti per ricerche high-tech.
Su Nature Communications sono stati pubblicati i risultati di uno studio condotto da SMART di grande importanza nella fotonica, ossia l’utilizzo della luce e delle sue proprietà in diversi campi, fra cui comunicazioni di dati, rilevamento, imaging, biologia, illuminazione, display, calcolo quantistico.
Costruire una sorgente di luce su scala nanometrica comporta la difficoltà di realizzare un emettitore basandosi su materiali e processi di fabbricazione compatibili con i circuiti integrati standard tanto che, normalmente, i produttori ricorrono ad una sorgente luminosa off-chip con una bassa efficienza energetica.
Nell’ambito del programma Campus for Research Excellence and Technological Enterprise (CREATE), i ricercatori sono riusciti ad ottenere il diodo ad emissione di luce LED più piccolo al mondo, con un’area di emissione inferiore a 0,14 μm2 e con spettro di emissione centrato intorno a 1100nm.
Rispetto ai LED Si su scala micrometrica, lo spettro di emissione è più ampio del 50-150% e questo può essere attribuito alla temperatura elevata accelerata dal campo elettrico nel filamento di Silicio (Si). All’aumentare della polarizzazione, cresce la temperatura del vettore e di conseguenza il dato FWHM (full-width-half-maximum) spettrale dell’emissione. Il risultato sorprende perché il picco intorno a 1100 nm non mostra uno spostamento verso il rosso con l’innalzamento della temperatura che si osserva in altri LED. Questo fenomeno indica che il substrato di Silicio dissipa il calore in modo efficiente.
Il CMOS (Metal Oxide Semiconductor) è un circuito integrato costruito su un circuito ed è impiegato nella maggior parte dei chip odierni, fra cui quelli delle foto/videocamere e degli smartphone.
Sebbene sia stato utilizzato un semplice algoritmo di ottimizzazione basato su FFT (Trasformata veloce di Fourier, implementato in numerose applicazioni, dal formato di compressione ’.jpg’ ai software di editing audio o foto ed imaging digitale in campo medico per risonanza magnetica e tomografia assiale computerizzata TAC, ndr) si sono ottenuti risultati di buona qualità nella ricostruzione dell’immagine, ma avanzate tecniche computazionali possono migliorare l’output.
Il LED, oltre all’applicazione in olografia, è utile in molteplici scenari, inclusi bio-imaging e bio-rilevamento, tra cui CMOS impiantabili, grazie all’area di emissione ad alta intensità, alla scala nanometrica ed alla lunghezza d’onda rientrante nella finestra di assorbimento minima dei tessuti biologici.
I risultati sono presentati nella Figura 1 (e).
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Immagini/Rendering: Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART)
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