史密斯与同事博伊尔构想了将光转换为数字信号的方法,为数码摄影及医学、天文学领域的进步指明了方向。
贝尔实验室的研究员乔治 · 史密斯(George E. Smith)于2025年5月28日在美国新泽西州的家中辞世,享年95岁。他和威拉德 · 博伊尔(Willard S. Boyle)因发明了一种成像半导体电路,即电荷耦合器件(CCD)传感器,获得了2009年的诺贝尔物理学奖(当时与他们二人共享这一殊荣的是光学通信领域的科学家高锟)。
史密斯于1930年5月10日生于纽约州白原市,小时候因父亲的原因曾辗转多个学校就读。1955年,他毕业于宾夕法尼亚大学,并于1959年获得芝加哥大学的物理学博士学位。
1969年,他与博伊尔在黑板上勾勒出一个构想,该构想后来成为数码摄影和深空成像等应用的技术基石。该构想的创新核心是一种被称为“光电效应”的现象,爱因斯坦对这种现象的探索比他们还要早半个世纪。他们从爱因斯坦的研究中得知,光能使电子脱离金属及其他材料表面。随后,他们通过头脑风暴推测出:金属释放的电荷可以被引导和储存。二人认为,这种电子集结技术可以与半导体结合,构建入射光的图像。史密斯说:“你想要的是光子射入,且每个光子产生一个可计数的电子。”
他们最初提出这一构想是为了将其应用于一款计划推出的可视电话(史密斯与博伊尔在贝尔实验室主导的项目之一)上。这个当时被称为“PicturePhone”(可视电话)的未来主义概念,成了测试CCD的早期试验场。该器件可以将光转换为电子信号。
在1974年注册专利后,CCD的巨大应用潜力迅速显现。
1975年,伊士曼柯达公司的团队推出近乎鞋盒大小的数码相机原型机——通过CCD技术将图像存储于盒式磁带(可存储约30张照片的数据)上。该相机的首席发明家史蒂文 · 萨森(Steven Sasson)称之为“全电子相机”可行性验证的关键时刻,尽管其处理方式与当今超高速、高分辨率数字成像截然不同。
与此同时,天文学家也意识到,CCD技术可通过捕捉超人类视觉的光波图像来推动其领域发展,助力探索有关宇宙本质的根本问题。至20世纪70年代末,天文台已经在用CCD成像单元替代大型照相底片,由此开启观测转型:基于CCD技术,宇宙通过哈勃空间望远镜等设备的镜头开始呈现为更加清晰和精细的图景。
迅猛发展的CCD技术亦为深海勘探和影像引导手术开辟了新疆域。
诺贝尔奖委员会2009年在宣布物理学奖时指出,史密斯与博伊尔的工作最终几乎触及了生活的方方面面。瑞典皇家科学院的秘书长贡纳尔 · 厄奎斯特(Gunnar ōquist)也补充称:“他们的研究奠定了现代信息社会的基础。”
资料来源 The Washington Post