Các nhà khoa học từ Đại học Thanh Hoa, Trung Quốc, vừa công bố phát minh đột phá: chip quang học siêu nhỏ mang tên Yuheng, hay còn gọi là Rafael. Thiết bị này có khả năng phân tích ánh sáng theo thời gian thực với độ chính xác vượt trội, trước đây chỉ có thể thực hiện được bằng các thiết bị phức tạp và đồ sộ trong phòng thí nghiệm.
Theo nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature ngày 15/10, chip Yuheng cung cấp độ nét cao gấp hơn 100 lần so với các thiết bị chụp ảnh thông thường. Nó có thể phân biệt các màu sắc có bước sóng chênh lệch nhau chưa đến 1/10 nanomet. Các nhà nghiên cứu tin rằng, công nghệ quang phổ chụp ảnh hiệu suất cao này sẽ thúc đẩy những tiến bộ đáng kể trong nhiều lĩnh vực, từ khoa học vật liệu đến vật lý thiên văn.
Một trong những ứng dụng tiềm năng nhất của chip Yuheng là đẩy nhanh tốc độ lập bản đồ dải Ngân Hà. Với công nghệ này, việc lập bản đồ có thể hoàn thành trong vòng chưa đầy một thập kỷ, thay vì 1.000 năm như trước đây.
Sự ra đời của chip Yuheng là kết quả của việc giải quyết một hạn chế cố hữu trong thiết kế các thiết bị quang học truyền thống. Thông thường, các thiết bị chụp ảnh sẽ phân tách ánh sáng thành các màu sắc cầu vồng để phân tích. Tuy nhiên, độ phân giải càng cao thì lượng ánh sáng bị mất càng nhiều, dẫn đến thiết bị càng lớn và cồng kềnh. Sự đánh đổi giữa độ phân giải và hiệu suất này khiến việc tạo ra một thiết bị nhỏ gọn với độ chính xác cao trở nên vô cùng khó khăn.
Chip Yuheng giải quyết vấn đề này bằng một phương pháp tiếp cận hoàn toàn khác. Thay vì phân tách ánh sáng, chip cho phép tất cả ánh sáng đi qua cùng một lúc và mã hóa nó bằng một mô hình độc đáo bên trong thiết bị. Các kiểu nhiễu ngẫu nhiên cực nhỏ, kết hợp với tinh thể niobate lithium uốn cong ánh sáng khi có điện áp, cho phép chip thu thập thông tin chi tiết về màu sắc. Sau đó, bằng cách sử dụng các thuật toán máy tính tiên tiến, chip Yuheng giải mã ánh sáng và tái tạo toàn bộ quang phổ màu sắc một cách nhanh chóng.
Nhờ phương pháp này, chip Yuheng có khả năng truyền 73% ánh sáng và chụp 88 khung hình/giây, đạt được độ phân giải màu sắc cực cao mà không làm giảm độ sáng hoặc tốc độ. Đáng chú ý, chip có thể chụp quang phổ của 5.600 ngôi sao trong một lần chụp, cho thấy hiệu suất quan sát được cải thiện hơn 100 lần so với các máy quang phổ thiên văn hàng đầu thế giới hiện nay.
Yuheng đánh dấu một bước tiến lớn trong lĩnh vực phân tích quang học chính xác và tốc độ cao trên các thiết bị nhỏ gọn và thiết thực. Điều này mở ra vô số ứng dụng tiềm năng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Trong y học, chip có thể được sử dụng để phân tích mô một cách không xâm lấn, giúp phát hiện sớm các vấn đề sức khỏe. Máy bay không người lái có thể được trang bị chip này để giám sát chất lượng đất hoặc phát hiện các chất gây ô nhiễm. Xe tự lái có thể sử dụng chip để phân biệt bề mặt đường, biển báo và chướng ngại vật một cách chính xác hơn, ngay cả trong điều kiện ánh sáng yếu.
Trong lĩnh vực thiên văn học, nhóm nghiên cứu có kế hoạch thử nghiệm Yuheng trên kính viễn vọng Gran Telescopio Canarias ở Tây Ban Nha, một trong những kính viễn vọng quang học lớn nhất thế giới, để khám phá các ngôi sao, thiên hà, vật chất tối và hố đen một cách hiệu quả hơn bao giờ hết.
Mặc dù công nghệ này vẫn đang trong giai đoạn phát triển ban đầu, nhưng các nhà nghiên cứu đang nỗ lực cải thiện độ ổn định và khả năng tích hợp của chip, hứa hẹn một tương lai đầy tiềm năng cho các ứng dụng của nó.
Admin
Nguồn: VnExpress
