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美国东北大学突破微观检测技术瓶颈

每个相机的核心都是传感器,无论是光敏像素阵列还是传统的35毫米胶片。然而,当需要拍摄极微小的物体时,如果继续缩小传感...
每个相机的核心都是传感器,无论是光敏像素阵列还是传统的35毫米胶片。然而,当需要拍摄极微小的物体时,如果继续缩小传感器尺寸,其性能往往会急剧下降——这已成为技术发展的一大瓶颈。

如今,东北大学的研究团队在传感技术上取得了突破性进展,使他们能够检测到如单个蛋白质或癌细胞这般微小的目标,而无需进一步压缩传感器尺寸。这一突破依赖于引导声波与特殊物态的协同作用,从而在微观尺度上实现了极高的检测精度。

该传感装置的尺寸仅如一枚皮带扣般大小,却能在纳米乃至量子尺度上进行精密测量,其应用潜力深远,涵盖从量子计算到精准医疗等多个前沿领域。

微型化相机的困境

以往,当科学家需要观测微小物体时,相机系统本身也必须随之微型化。然而,东北大学电气与计算机工程副教授克里斯蒂安·卡塞拉指出,随着相机系统尺寸不断缩小,技术挑战日益加剧。

卡塞拉专精于微机电系统技术,即在小于人类头发直径的尺度上工作的电子与机械系统。他指出,当相机传感器中的像素尺寸缩小时,其性能与灵敏度往往会同步下降。于是卡塞拉提出了一个关键问题:“如何在保持像素尺寸不变的前提下,实现相当于像素微缩后的观测效果?”

这听起来似乎自相矛盾,却促使卡塞拉跳出传统思维框架,最终与同校电气与计算机工程助理教授马尔科·科朗杰罗展开合作。科朗杰罗、卡塞拉以及同系助理教授西达塔·戈什——他也是该项目的重要贡献者——同在东北大学EXP大楼的共享实验室空间工作,携手推动了这一创新突破。