چین از تراشه ای جدید برای اکتشافات فضایی رونمایی کرد
دانشمندان چینی با معرفی تراشه‌ای نوآورانه در حوزه تصویربرداری طیفی، افق تازه‌ای برای مطالعه کیهان گشوده‌اند. تیم پژوهشی دانشگاه تسینگهوا تراشه‌ای انقلابی با نام رافائل ارائه کرده که یکی از دشوارترین چالش‌های علم طیف‌سنجی را حل می‌کند: ترکیب هم‌زمان وضوح طیفی فوق‌العاده بالا و بازده نوری چشمگیر.
به نقل از تکچاینا، طیف‌سنجی به‌عنوان ابزاری بنیادی در فیزیک، شیمی، زیست‌علوم و به‌ویژه نجوم، برای تحلیل ساختارهای فیزیکی و ترکیبات شیمیایی ماده استفاده می‌شود، اما دستگاه‌های سنتی با محدودیتی ذاتی روبه‌رو بودند:
افزایش وضوح طیفی معمولا به کاهش شدت نور ورودی منجر می‌شد و بالعکس؛ بنابراین دستیابی به هر دو ویژگی تقریبا غیرممکن بود. تراشه رافائل (RAFAEL) با طراحی پیشرفته خود این محدودیت را برطرف کرده است. هر پیکسل در این تراشه قادر است طیف کامل نور را با عبور نوری بسیار بالا ثبت کند. این تراشه می‌تواند تصویربرداری طیفی لحظه‌ای (Snapshot Spectroscopy) را با وضوح فضایی ۱۰ مگاپیکسل و دقت طیفی ۰٫۰۵ نانومتر در محدوده نور مرئی تا فروسرخ نزدیک انجام دهد.
فانگ لو (Fang Lu)، استاد دانشگاه تسینگهوا (Tsinghua University) و سرپرست این پروژه، می‌گوید این فناوری کوچک، اما قدرتمند، ابزاری بی‌نظیر برای بررسی پدیده‌های بنیادین کیهانی مانند ماده تاریک و سیاه‌چاله‌ها خواهد بود و می‌تواند تحولی گسترده در علم مواد و اخترفیزیک ایجاد کند.
معماری هوشمند؛ راز دقت خیره‌کننده رافائل
تراشه رافائل اندازه‌ای تقریبا برابر با یک ناخن دارد، اما کارکردی در حد تجهیزات اپتیکی آزمایشگاهی بزرگ ارائه می‌دهد. درون آن، یک بلور لیتیوم نیوبات (Lithium Niobate) با قابلیت هدایت نور توسط ولتاژ و همچنین الگوهای تداخلی تصادفی قرار گرفته که داده‌های بسیار دقیق رنگی تولید می‌کنند. این داده‌ها سپس با الگوریتم‌های پردازش پیشرفته رمزگشایی شده و طیف کامل نور بازسازی می‌شود.
نتیجه این طراحی حیرت‌انگیز است:
۷۳٪ بازده عبور نور
۸۸ فریم بر ثانیه سرعت تصویربرداری
بدون افت روشنایی یا کاهش دقت
در عمل، این تراشه کار یک میز اپتیکی بزرگ را در قطعه‌ای کوچک انجام می‌دهد.
در آزمایش‌های میدانی، تراشه رافائل توانست در یک برداشت تصویری، طیف نوری ۵۶۰۰ ستاره را با دقت زیر آنگستروم ثبت کند. این عملکرد ۱۰۰ تا ۱۰ هزار برابر کارآمدتر از پیشرفته‌ترین طیف‌سنج‌های نجومی موجود است. پژوهشگران می‌گویند اگر از این تراشه برای نقشه‌برداری از کهکشان راه شیری استفاده شود، فرایندی که با فناوری‌های سنتی هزاران سال طول می‌کشد، با رافائل به کمتر از یک دهه کاهش خواهد یافت.
کاربردهای تراشه رافائل به اخترفیزیک محدود نمی‌شود. این فناوری می‌تواند در حوزه‌های مختلف مورد استفاده قرار گیرد، از جمله:
- پزشکی: تصویربرداری دقیق از بافت‌ها و تشخیص زودهنگام بیماری‌ها
- پهپادها: پایش خاک، شناسایی آلودگی و کشاورزی دقیق
- خودروهای خودران: تشخیص بهتر موانع در شرایط نوری پیچیده