Chip quang học nhỏ bằng móng tay có thể lập bản đồ 5.600 ngôi sao chỉ trong vài giây

Con chip quang học tí hon này, được đặt tên là Yuheng (còn gọi là Rafael), có thể phân tích ánh sáng theo thời gian thực với độ chính xác mà trước đây chỉ có thể đạt được với các thiết bị phòng thí nghiệm lớn và phức tạp.

Theo các nhà nghiên cứu, con chip này cung cấp độ chính xác quang phổ (độ sắc nét) cao hơn 100 lần so với các thiết bị chụp ảnh tức thời thông thường và có khả năng phân biệt các màu sắc cách nhau chưa đến một phần mười nanomet.

Nhờ vậy, Yuheng có thể ghi lại ánh sáng của 5.600 ngôi sao chỉ trong một lần chụp, đạt hiệu suất quan sát cao hơn các kính thiên văn quang phổ hàng đầu thế giới từ 100 đến 10.000 lần. Điều này đồng nghĩa với việc việc lập bản đồ Dải Ngân Hà – vốn cần tới hàng thiên niên kỷ – có thể rút ngắn xuống chưa đầy 10 năm.

Điểm đột phá của Yuheng nằm ở cách tiếp cận hoàn toàn mới. Thay vì tách ánh sáng thành dải màu như các thiết bị truyền thống (vốn khiến mất nhiều ánh sáng và cần thiết bị cồng kềnh), Yuheng thu nhận toàn bộ ánh sáng cùng lúc, sau đó mã hóa thông tin màu sắc bằng mẫu giao thoa ngẫu nhiên bên trong chip.

Chip sử dụng tinh thể lithium niobate, có khả năng bẻ cong ánh sáng khi được cấp điện áp, kết hợp với thuật toán máy tính tiên tiến để giải mã và tái tạo toàn bộ phổ màu chỉ trong tích tắc.

Nhờ vậy, Yuheng đạt tới độ truyền sáng 73%, ghi hình ở 88 khung hình mỗi giây mà không đánh mất độ sáng hay độ sắc nét – tương đương việc “nén” cả một bàn quang học khổng lồ vào một con chip siêu nhỏ.

Thành tựu này không chỉ giới hạn trong thiên văn học. Với khả năng phân tích quang phổ cực nhanh và chính xác, Yuheng có thể được ứng dụng trong y học để kiểm tra mô, phát hiện sớm các dấu hiệu bệnh mà không cần xâm lấn; trong nông nghiệp và môi trường, chip có thể gắn lên flycam để đánh giá chất lượng đất hoặc phát hiện chất ô nhiễm; hay trong xe tự hành, giúp nhận diện vật cản và biển báo trong điều kiện ánh sáng phức tạp.

Nhóm nghiên cứu hiện đang lên kế hoạch thử nghiệm chip Yuheng trên kính viễn vọng Gran Telescopio Canarias ở Tây Ban Nha – kính đơn khẩu độ lớn nhất thế giới – nhằm quan sát sao, thiên hà, vật chất tối và lỗ đen với độ chi tiết chưa từng có.

Tuy nhiên, công nghệ này vẫn đang trong giai đoạn đầu. Các nhà nghiên cứu hiện đang nỗ lực cải thiện tính ổn định và khả năng tích hợp của con chip để sẵn sàng đưa vào ứng dụng thực tế.

Việt Vũ