Le Rayon X de Superman devient portable
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Les scientifiques ont développé une puce miniaturisée capable de capturer des images d’objets à travers du carton. Cette technologie, destinée à être intégrée dans les smartphones, nous rapproche de la capacité de Superman à voir à travers les objets solides, sans avoir besoin de rayons X.
S’inspirant de la vision à rayons X de Superman, des chercheurs de l’Université du Texas à Dallas (UTD) et de l’Université Nationale de Séoul (SNU) ont fait avancer la capacité de voir à l’intérieur des colis et à travers les murs. Ils y sont parvenus en développant une puce imageuse suffisamment petite pour tenir dans un smartphone.
Kenneth O, co-auteur de l’étude et professeur d’ingénierie électrique à l’UTD, ainsi que directeur du Texas Analog Center of Excellence (TxACE), a comparé cette technologie à la vision à rayons X de Superman. Cependant, ils utilisent des signaux allant de 200 gigahertz à 400 gigahertz au lieu de rayons X, ces derniers pouvant poser des risques potentiels.
En 2022, la technologie de la puce imageuse a été dévoilée, marquant l’aboutissement de plus de 15 ans de recherche et développement par O et son équipe, composée d’étudiants, de chercheurs et de collaborateurs.
Exploration des fréquences sûres et invisibles
Cette puce émet des radiations dans la gamme des térahertz (THz), englobant des fréquences électromagnétiques comprises entre 0,1 THz (100 GHz) et 10 THz, avec des longueurs d’onde correspondantes allant de 3 mm à 0,03 mm.
Ces ondes, invisibles à l’œil humain et considérées comme sûres, possèdent des fréquences plus élevées que les ondes radio et les micro-ondes, mais inférieures à celles de la lumière infrarouge.
Lors de la démonstration de 2022, O a montré comment les faisceaux de 430 GHz de la puce microélectronique pouvaient traverser le brouillard, la poussière et d’autres obstructions que la lumière optique ne peut pas pénétrer. En rencontrant des objets, les faisceaux se réfléchissaient vers la puce microélectronique, où les pixels capturaient les signaux pour former une image.
Contrairement aux méthodes traditionnelles qui dépendent de lentilles externes pour améliorer la clarté et la netteté de l’image, cet imageur utilisait la technologie CMOS (complementary metal-oxide semiconductor), couramment employée dans la production des processeurs d’ordinateurs modernes, des puces mémoire et des appareils numériques.
La technologie CMOS est apparue comme un moyen rentable de générer et de détecter des signaux THz, en particulier dans la gamme de fréquences d’environ 200 GHz et plus, offrant une résolution nettement améliorée.
Ainsi, les chercheurs se sont concentrés sur l’amélioration de la qualité d’image de leur modèle de 2022 et sur la miniaturisation de la technologie pour un usage portatif. La nouvelle puce imageuse était dotée d’un réseau de 1 x 3 pixels CMOS de 296 GHz et conservait son design sans lentille.
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Conception sans lentille pour compatibilité mobile
Wooyeol Choi, auteur correspondant de l’article et professeur assistant au département d’ingénierie électrique et informatique de la SNU, a souligné : « Nous avons conçu la puce pour qu’elle soit sans lentille et sans optique afin d’être compatible avec les appareils mobiles. Les pixels, responsables de la création d’images en capturant les signaux réfléchis par les objets cibles, sont de forme carrée de 0,5 mm, similaire à la taille d’un grain de sable. »
Tests sécurisés et améliorations futures
Les tests de la technologie ont été réalisés avec succès, capturant des images d’objets dissimulés par du carton à une distance d’environ un centimètre (0,4 pouce). Maintenir cette proximité était délibéré pour garantir la sécurité et la confidentialité, afin de prévenir les éventuels abus tels que l’analyse du contenu des sacs à distance.
Les chercheurs visent à améliorer la technologie pour permettre l’imagerie à des distances allant jusqu’à cinq pouces (12,7 cm).
En fait, Brian Ginsburg, directeur de la recherche sur les ondes radio/millimétriques et haute vitesse chez Texas Instruments (TI) Kilby Labs, a souligné : « Il a fallu 15 ans de recherche pour améliorer les performances des pixels de 100 millions de fois, ainsi que les techniques de traitement numérique du signal, pour atteindre cette percée en imagerie. Cette technologie perturbatrice montre le véritable potentiel de l’imagerie THz. »
Les chercheurs envisagent d’intégrer leur imageur à micro-puce dans les smartphones à diverses fins, notamment pour détecter les montants et les poutres en bois, identifier les fissures dans les tuyaux, inspecter le contenu des enveloppes et des colis, ainsi que pour des applications médicales potentielles.
En conclusion, le financement de la recherche provenait du programme de recherche sur la technologie fondamentale de Texas Instruments (TI) sur les microsystèmes à ondes millimétriques et haute fréquence, ainsi que du programme Samsung Global Research Outreach.
Lisez l’article original sur : : New Atlas
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