دستگاه جدید مبتنی بر ال ای دی مایکرو دانشگاه شمال غربی زمین جدیدی را در علوم اعصاب شکسته و برنامه های غیر نمایشگر را گسترش می دهد

اخیراً، یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه نورث‌وسترن به پیشرفت جدیدی در زمینه علوم اعصاب دست یافته است که یافته‌های آن‌ها در مجله علمی Nature Neuroscience منتشر شده است. آن‌ها یک دستگاه کوچک و انعطاف‌پذیر بر اساس فناوری آرایه Micro LED توسعه داده‌اند که می‌تواند مسیرهای حسی طبیعی بدن را دور زده و سیگنال‌ها را مستقیماً به مغز ارسال کند. برخلاف رابط‌های سنتی مغز و رایانه، این دستگاه به اندازه تمبر پستی - که با 64 Micro LED یکپارچه شده است - نیازی به کاشت عمیق در بافت مغز ندارد؛ در عوض، زیر پوست سر و بالای جمجمه قرار می‌گیرد. به روشی غیرتهاجمی، پالس‌های نوری دقیقی را ساطع می‌کند که به استخوان نفوذ کرده و گروه‌های خاصی از نورون‌ها را در قشر مغز فعال می‌کند. با کنترل بلادرنگ شدت، فرکانس و زمان‌بندی هر LED، محققان می‌توانند الگوهای تحریک تقریباً بی‌شماری را برای شبیه‌سازی فعالیت شبکه عصبی توزیع‌شده قشر مغز در طول تجربیات حسی واقعی ایجاد کنند، نه فقط فعال کردن نورون‌های محلی. در آزمایش‌ها روی موش‌های اصلاح‌شده ژنتیکی و حساس به نور، جوندگان به سرعت یاد گرفتند که این سیگنال‌های نوری را به عنوان دستورالعمل‌های معنادار تفسیر کنند و بر این اساس تصمیم‌گیری کنند، و با موفقیت مجموعه‌ای از وظایف رفتاری پیچیده را بدون دخالت لمس، بینایی یا شنوایی انجام دادند. تیم تحقیقاتی اعلام کرد که انتظار می‌رود این فناوری جدید در سناریوهای پزشکی مانند بازخورد حسی مصنوعی، تنظیم درد، توانبخشی عصبی و اندام‌های رباتیک کنترل‌شده توسط مغز در آینده به کار رود.

Micro LED که مدت‌هاست به عنوان فناوری نمایشگر نهایی نسل بعدی پس از OLED - که در تولید تلویزیون‌ها، ساعت‌های هوشمند و صفحه‌نمایش‌های عینک‌های AR استفاده می‌شود - در زمینه‌های غیرنمایشی نیز پتانسیل کاربردی عظیمی را نشان داده است، به لطف ویژگی‌های آن از جمله اندازه فوق‌العاده کوچک، یکپارچه‌سازی بالا، سرعت پاسخ در سطح نانوثانیه، پایداری و طول عمر عالی و طول موج‌های نور قابل تنظیم، همانطور که توسط آخرین تحقیقات دانشگاه نورث‌وسترن نشان داده شده است. در زمینه نظارت بر سلامت زیست‌پزشکی، جامعه علمی جهانی در حال انجام مطالعات پزشکی مختلف با استفاده از فناوری Micro LED است. به عنوان مثال، مؤسسه پیشرفته علوم و فناوری کره (KAIST) یک پچ پوشیدنی متشکل از آرایه‌های Micro LED انعطاف‌پذیر توسعه داده است که سلول‌های فولیکول مو را از طریق تابش Micro LED نور قرمز تحریک می‌کند تا به طور قابل توجهی باعث رشد مجدد مو شود. یک تیم تحقیقاتی مشترک از دانشگاه گوتینگن و دانشگاه فرایبورگ در آلمان یک ایمپلنت حلزونی نوری بر اساس فناوری Micro LED توسعه دادند - در مقایسه با ایمپلنت‌های حلزونی تحریک الکتریکی سنتی، تحریک نور می‌تواند با دقت بیشتری اعصاب شنوایی خاص را در حلزون فعال کند، در نتیجه به طور قابل توجهی وضوح فرکانس صدا را در افراد کم‌شنوا بهبود می‌بخشد. محققان در École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) در سوئیس از ایمپلنت‌های Micro LED انعطاف‌پذیر استفاده کردند که مستقیماً به محل آسیب نخاع متصل شده‌اند و از طریق تحریک الکترو-نوری دقیق، مدارهای عصبی خاصی را فعال کردند تا به موش‌های فلج‌شده کمک کنند تا توانایی راه رفتن را دوباره به دست آورند، و ایده‌های جدیدی را برای درمان آسیب‌های نخاعی در انسان ارائه دهند. علاوه بر این، دانشگاه یونسی در کره جنوبی، مؤسسه اپتیک، مکانیک ظریف و فیزیک چانگچون آکادمی علوم چین و دانشگاه واشنگتن نیز از فناوری Micro LED در تسریع بهبود زخم، نظارت بر دارو در داخل بدن، نظارت بر اکسیژن خون و جریان خون و غیره استفاده کرده‌اند.

در زمینه ارتباطات نوری، توسعه Micro LED به سرعت در حال شتاب است و به عنوان یک کانون اصلی برای کاربردهای غیرنمایشی آینده آن در نظر گرفته می‌شود. بر اساس گزارش «تحلیل بازار کاربردهای نمایشگر و غیرنمایشگر Micro LED 2025» توسط TrendForce، با افزایش تقاضا برای مراکز داده، Micro LED به عنوان یک منبع نور اتصال نوری، مزایای مصرف کم انرژی، تراکم انتقال داده بالاتر و پایداری دمایی بهتر را دارد و انتظار می‌رود در آینده از پشتیبانی منابع برای پیشرفت فناوری و افزایش تقاضای تراشه برخوردار شود. اخیراً، Mersen Technology، یک شرکت اتصال پرسرعت، اعلام کرد که نسبت به توسعه کابل‌های LED فعال (ALC) مبتنی بر Micro LED در زمینه مراکز داده خوش‌بین است، نمونه‌هایی را در اختیار مشتریان قرار داده است و قصد دارد فناوری‌های مرتبط را در سال 2027 تولید انبوه کند. در جامعه علمی در داخل و خارج از کشور، تحقیقات مستمر در مورد قابلیت‌های ارتباط نوری Micro LED در حال انجام است، با جهت‌گیری‌های تحقیقاتی از جمله دریافت انرژی خورشیدی Li-Fi، موقعیت‌یابی سیگنال در سطح سانتی‌متر در داخل ساختمان، ارتباط گروهی پهپادهای زیر آب و غیره.علاوه بر این، فناوری Micro LED می‌تواند در زمینه‌های تشخیص حسگر و صنعتی نیز به کار رود، مانند تشخیص چهره سه‌بعدی نور ساختاری، روشنایی نور ساختاری میکروسکوپ، آزمایش غیرمخرب صنعتی، لیتوگرافی بدون ماسک، موتورهای چاپ سه‌بعدی با دقت بالا و غیره.