acecook

Máy ảnh đơn photon mở ra cơ hội cho lĩnh vực hình ảnh y sinh

Sản phẩm hot
11/08/2023 21:16
Một nhóm nghiên cứu tại Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) ở Boulder, Colorado, đã tạo ra một máy ảnh đơn photon 0,4 mega điểm ảnh lớn gấp 400 lần so với máy ảnh lớn nhất trước đây cùng loại.
aa

Một nhóm nghiên cứu tại Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) ở Boulder, Colorado, đã tạo ra một máy ảnh đơn photon 0,4 mega điểm ảnh lớn gấp 400 lần so với máy ảnh lớn nhất trước đây cùng loại.

may anh don photon mo ra co hoi cho linh vuc hinh anh y sinh
Các nhà nghiên cứu tại NIST Blouler tạo ra con chip quy mô lớn đầu tiên phát hiện các photon đơn lẻ bằng dây nano siêu dẫn.

Máy ảnh đơn photon được làm bằng dây nano siêu dẫn, đo ánh sáng với độ nhạy và tốc độ vô song, cũng như trên một dải tần số vô song. Với bước nhảy vọt về kích thước, máy ảnh đơn photon sẵn sàng chuyển đổi từ sự tò mò trong phòng thí nghiệm sang công nghệ công nghiệp. Những máy ảnh như vậy có thể ứng dụng trong việc đo ánh sáng trong máy tính lượng tử và thông tin liên lạc, đồng thời nhìn vào não bằng các kỹ thuật dựa trên ánh sáng không xâm lấn.

Sự cải tiến kích thước đáng kể này mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng, đặc biệt là trong lĩnh vực hình ảnh y sinh. Ví dụ, các nhà khoa học như Carp và Roarke Horstmeyer, trợ lý giáo sư về hình ảnh y sinh tại Đại học Duke, đang phát triển các kỹ thuật để chụp ảnh bộ não bằng cách chiếu ánh sáng vào nó và phát hiện lượng ánh sáng cực nhỏ tán xạ ra ngoài. “Tầm nhìn hoàn hảo là tạo ra một máy MRI di động,” Horstmeyer giải thích.

Để chiếu ánh sáng vào mô cơ thể người, tần số cận hồng ngoại là lý tưởng. Chúng có thể thâm nhập sâu hơn vào mô và ít phá huỷ hơn, cho phép đạt được cường độ cao hơn. Các máy dò dựa trên silicon bán sẵn trên thị trường không hoạt động tốt ở các tần số này. Horstmeyer nói: “Công nghệ dây nano này thực sự rất phù hợp với ánh sáng được sử dụng tốt nhất trong các thiết bị quang sinh học. Có một thiết bị lớn loại này mở ra những khả năng như chụp ảnh toàn bộ não trong thời gian thực.

Stefan Carp – phó giáo sư về X quang tại Trường Y Harvard cho biết: “Từ góc độ khoa học, điều này chắc chắn sẽ mở ra một con đường mới trong việc chụp ảnh não quang học.”

Các cảm biến dây nano siêu dẫn có thể thu được hầu hết mọi photon, hoạt động ở các tần số, tia tử ngoại và hồng ngoại, đồng thời đưa ra kết quả chỉ trong vài pico giây để phát hiện ở tốc độ khung hình cao. Độ nhạy của cảm biến bắt nguồn từ thực tế là dòng điện đủ cao chạy qua chất siêu dẫn sẽ phá hủy các đặc tính siêu dẫn của nó. Mỗi điểm ảnh của máy ảnh là một dây siêu dẫn với dòng điện được đặt ngay dưới ngưỡng, do đó, một photon đơn lẻ va chạm với dây sẽ phá vỡ tính siêu dẫn của nó. Sự phá vỡ này dẫn đến điện trở trên dây tăng lên, có thể được phát hiện gần như ngay lập tức.

Bí quyết mở rộng quy mô máy ảnh đơn photon

Hiệu suất của một điểm ảnh đơn lẻ là xuất sắc, nhưng việc đặt nhiều điểm ảnh gần nhau trên một vi mạch duy nhất đã là một thách thức lâu dài. Để đạt được tính siêu dẫn, thiết bị phải được làm mát đến nhiệt độ đông lạnh và việc kết nối nhiều điểm ảnh vào hệ thống làm mát là điều cấm kỵ

Để khắc phục những khó khăn này, nhóm đã lấy cảm hứng từ các công nghệ cảm biến khác. Họ áp dụng khái niệm của một đường dẫn đọc chung, tức là thu thập thông tin từ một hàng hoặc cột điểm ảnh cùng một lúc. Tuy nhiên, việc thực hiện trực tiếp của đường dẫn này đã gây ra sự giao tiếp chéo giữa các điểm ảnh, làm giảm đi độ nhạy của thiết bị.

Giải pháp nằm ở việc tạo ra một sơ đồ không đối xứng, trong đó tín hiệu từ một cảm biến có thể được chuyển đến đường dẫn đọc, nhưng không ngược lại. Để thực hiện điều này, nhóm đã thiết kế một bước trung gian kề cận mỗi điểm ảnh cảm biến. Trong bước này, họ tích hợp một bộ phận làm nóng được kết nối song song với dây nano siêu dẫn. Khi một photon đập vào dây nano sẽ phá vỡ tính siêu dẫn và làm lệch dòng điện đi vào phần tử gia nhiệt. Sau đó, bộ phận làm nóng sẽ nóng lên một cách tự nhiên và lần lượt phá vỡ tính siêu dẫn cục bộ trên đường dẫn đọc, cũng được làm bằng dây siêu dẫn. Quá trình này sẽ không làm ảnh hưởng tới các bộ phận làm nóng liền kề, tạo ra sự kết hợp không đối xứng mong muốn.

Nhóm nghiên cứu tại Boulder hiện đang làm việc chặt chẽ với một số nhóm hình ảnh sinh học để điều chỉnh thiết bị theo nhu cầu cụ thể của họ, chẳng hạn như cải thiện độ nhạy về thời gian. Các nhà nghiên cứu tin rằng những cải tiến này hoàn toàn có thể đạt được.

Cường Việt (theo ispectrum)

Bài liên quan
mca
Tin bài khác
Thủ tướng phê duyệt 140 tỷ đồng hỗ trợ khẩn cấp 4 tỉnh miền Bắc khắc phục hậu quả mưa lũ

Thủ tướng phê duyệt 140 tỷ đồng hỗ trợ khẩn cấp 4 tỉnh miền Bắc khắc phục hậu quả mưa lũ

Quyết định vừa được Thủ tướng Phạm Minh Chính ký ngày 8/10/2025 cho thấy sự chỉ đạo kịp thời của Chính phủ trong công tác hỗ trợ, khắc phục hậu quả thiên tai, với tổng kinh phí 140 tỷ đồng dành cho bốn tỉnh chịu ảnh hưởng nặng nề bởi mưa lũ.
Khắc hóa học: công nghệ thầm lặng trong tiết kiệm năng lượng

Khắc hóa học: công nghệ thầm lặng trong tiết kiệm năng lượng

Trong bối cảnh thế giới đang hướng tới những công nghệ sạch hơn, thông minh và hiệu quả hơn, năng lượng trở thành sợi dây kết nối mọi ngành công nghiệp. Từ xe điện trên mặt đất, chuỗi cung ứng hydro, máy bay thế hệ mới cho đến các sứ mệnh không gian, tất cả đều dựa vào những hệ thống năng lượng ngày càng phức tạp. Và ở trung tâm của nhiều đột phá này, một công nghệ thầm lặng đang nổi lên: khắc hóa học.
PVCFC bứt phá xuất khẩu, khẳng định vị thế thương hiệu mạnh Việt Nam 2025

PVCFC bứt phá xuất khẩu, khẳng định vị thế thương hiệu mạnh Việt Nam 2025

Top 10 Thương hiệu tăng trưởng ấn tượng 2025 đã gọi tên PVCFC - dấu mốc khẳng định sức bật của doanh nghiệp Việt trên hành trình vươn tầm quốc tế.
Những gam màu sáng trong bức tranh kinh tế Việt Nam 9 tháng năm 2025

Những gam màu sáng trong bức tranh kinh tế Việt Nam 9 tháng năm 2025

Mặc dù kinh tế thế giới tiếp tục đối mặt với nhiều biến động khó lường, Việt Nam vẫn duy trì tốc độ tăng trưởng tích cực. Theo báo cáo tại họp báo Chính phủ thường kỳ tháng 9, GDP quý III năm 2025 ước tăng hơn 8%, đưa tăng trưởng 9 tháng lên trên 7,8% - mức cao nhất trong ba năm qua. Kinh tế vĩ mô ổn định, lạm phát được kiểm soát, thu ngân sách vượt tiến độ, xuất nhập khẩu tăng mạnh, cho thấy sức chống chịu và khả năng điều hành linh hoạt của Chính phủ.
EVNHANOI khuyến cáo người dân bảo mật thông tin hợp đồng, hóa đơn điện

EVNHANOI khuyến cáo người dân bảo mật thông tin hợp đồng, hóa đơn điện

Trước tình trạng kẻ gian lợi dụng thông tin từ hóa đơn điện để mạo danh, lừa đảo người dân, Tổng công ty Điện lực TP Hà Nội (EVNHANOI) khuyến cáo khách hàng không đăng tải công khai các giấy tờ liên quan đến hợp đồng hay hóa đơn điện lên mạng xã hội, đồng thời nâng cao cảnh giác trong việc chia sẻ dữ liệu cá nhân.
Bộ Khoa học và Công nghệ phát động quyên góp, hướng về đồng bào vùng bão lũ

Bộ Khoa học và Công nghệ phát động quyên góp, hướng về đồng bào vùng bão lũ

Hưởng ứng lời kêu gọi của lãnh đạo Đảng, Nhà nước và Mặt trận Tổ quốc Việt Nam, sáng 6/10 tại Hà Nội, Bộ Khoa học và Công nghệ đã tổ chức Lễ phát động quyên góp, ủng hộ đồng bào các địa phương bị ảnh hưởng nặng nề do bão số 10, thể hiện tinh thần đoàn kết, sẻ chia của toàn ngành KH&CN với người dân vùng thiên tai.
Fujifilm chuẩn bị ra mắt X-T30 III - phiên bản nâng cấp nhỏ gọn, giá mềm hơn X-T50?

Fujifilm chuẩn bị ra mắt X-T30 III - phiên bản nâng cấp nhỏ gọn, giá mềm hơn X-T50?

Những thông tin mới rò rỉ cho thấy Fujifilm đang chuẩn bị tung ra X-T30 III vào tháng 10/2025, được xem là lựa chọn thay thế tiết kiệm hơn cho mẫu X-T50. Dòng máy mới được cho là kết hợp bộ xử lý và cảm biến tương tự X-S20 - hứa hẹn hiệu năng mạnh mẽ trong thiết kế nhỏ gọn đặc trưng của Fujifilm.
Ba tác phẩm điện ảnh đặc sắc về Hà Nội được chiếu miễn phí nhân dịp 71 năm Giải phóng Thủ đô

Ba tác phẩm điện ảnh đặc sắc về Hà Nội được chiếu miễn phí nhân dịp 71 năm Giải phóng Thủ đô

Từ ngày 8 đến 10/10, tại Rạp Ngọc Khánh (523 Kim Mã, Giảng Võ, Hà Nội), Viện Phim Việt Nam tổ chức chương trình “Những ngày phim Việt Nam” chào mừng 71 năm Ngày Giải phóng Thủ đô (10/10/1954 - 10/10/2025). Khán giả sẽ được xem miễn phí ba tác phẩm điện ảnh đặc sắc về Hà Nội, gồm “Phía Bắc Thủ đô”, “Long thành cầm giả ca” và “Hà Nội 12 ngày đêm”.
Tuần lễ Số quốc tế Việt Nam 2025 tập trung thảo luận về thể chế AI

Tuần lễ Số quốc tế Việt Nam 2025 tập trung thảo luận về thể chế AI

Tuần lễ Số quốc tế Việt Nam 2025 (VIDW 2025) sẽ diễn ra từ ngày 27 - 29/10 tại Ninh Bình và Hà Nội. Với chủ đề “Thể chế AI”, sự kiện do Bộ KH&CN chủ trì góp phần khẳng định vai trò trung tâm của Việt Nam trong thúc đẩy chuyển đổi số, đổi mới sáng tạo và hợp tác số trong khu vực.
Bộ VHTTDL ban hành Bộ Chỉ số đánh giá, đo lường mức độ trưởng thành chuyển đổi số báo chí

Bộ VHTTDL ban hành Bộ Chỉ số đánh giá, đo lường mức độ trưởng thành chuyển đổi số báo chí

Bộ Văn hóa, Thể Thao và Du lịch (Bộ VHTTDL) vừa có Quyết định số 3560/QĐ-BVHTTDL ngày 6/10/2025, ban hành Bộ Chỉ số đánh giá, đo lường mức độ trưởng thành chuyển đổi số báo chí để làm thước đo đánh giá một cách thực chất, khách quan và công bằng kết quả thực hiện chuyển đổi số hàng năm của các cơ quan báo chí trong quá trình triển khai thực hiện Chiến lược chuyển đổi số báo chí đến năm 2025, định hướng đến năm 2030 trên phạm vi toàn quốc.
song-gia-tri