ابتكر فريق من الباحثين في جامعة تسينغهوا الصينية شريحة ضوئية صغيرة بحجم الظفر، قادرة على رصد العالم والنجوم بألوان دقيقة للغاية، تفوق قدرات الكاميرات والمطيافات التقليدية بكثير.

أُطلق على هذه الشريحة اسم Yuheng، ويُعرف أيضا باسم Rafael، وهي تُمكّن من تحليل الضوء في الوقت الفعلي بدقة كانت ممكنة فقط باستخدام أجهزة مخبرية كبيرة ومعقدة.

دقة غير مسبوقة في قياس الألوان

وفقا للباحثين، تتمتع الشريحة بدقة طيفية أعلى بمئة مرة من أجهزة التصوير التقليدية، وقادرة على التمييز بين ألوان تفصل بينها أقل من عُشر النانومتر.

ويشير مؤلفو الدراسة إلى أن هذه التقنية، التي تجمع بين الأداء العالي وسهولة الدمج في الأجهزة، قد تساهم في تطوير مجالات متعددة مثل علوم المواد وعلم الفلك.

إمكانية رسم خريطة مجرة درب التبانة بسرعة مذهلة

لتوضيح إمكانات الشريحة، يمكنها تسريع رسم خريطة مجرة درب التبانة ، وهي مهمة عادةً ما تتطلب آلاف السنين، لتكتمل خلال أقل من عقد من الزمن، مما يمثل قفزة نوعية في علم الفلك.

الفيزياء والبرمجة وراء الابتكار

تعتبر هذه الشريحة نتاج إعادة التفكير في مشكلة تقليدية لطالما حدّت من أجهزة التصوير الضوئي، عادةً تقوم أجهزة التصوير بتفكيك الضوء القادم إلى ألوان متعددة لتحليلها، ولكن كلما ازدادت حدة الفصل اللوني، فقد الضوء أكثر، وتصبح الأجهزة أكبر وأثقل.

اعتمد الباحثون نهجا مختلفا: بدلاً من فصل الضوء فعليا، تسمح شريحة Yuheng بمرور جميع الأشعة في آن واحد، وترميزها عبر نمط فريد داخل الجهاز.

تعمل أنماط التداخل العشوائي الصغيرة مع بلورة نيوبينات الليثيوم التي تثني الضوء عند تطبيق جهد كهربائي، على جمع معلومات لونية دقيقة، بعدها تستخدم الشريحة خوارزميات حاسوبية متقدمة لفك شفرة الضوء وإعادة بناء الطيف اللوني الكامل فورا.

الأداء المذهل للشريحة

تتيح الشريحة مرور 73٪ من الضوء الوارد، وتلتقط 88 إطارا في الثانية، محققة دقة لونية فائقة دون فقدان للسطوع أو السرعة، ببساطة تقوم الشريحة بتكثيف عمل مختبر بصري كامل في جهاز صغير ذكي.