Forskere designer kunstigt syn

Forskere ved Georgia State University har med succes udviklet en type kunstig synsanordning, der kan føre til udviklingen af ​​et "elektrisk øje". Den nye enhed inkorporerer en ny vertikal stablingsarkitektur, der muliggør større dybde af farvegenkendelse og skalerbarhed på mikroniveau. 

Den nye forskning blev offentliggjort i tidsskriftet ACS Nano.

Eventuelle mikroskalakameraer til mikrobots

Sidong Lei er assisterende professor i fysik og hovedforfatter af forskningen. 

"Dette arbejde er det første skridt mod vores endelige destination - at udvikle et mikroskalakamera til mikrorobotter," sagde Siding Lei. "Vi illustrerer det grundlæggende princip og muligheden for at konstruere denne nye type billedsensor med vægt på miniaturisering." 

Arbejdet udført af Lei's team kan føre til en biomimetisk kunstig synsanordning, der bruger syntetiske metoder til at efterligne biokemiske processer. Det kunne den opnå ved at bruge nanoteknologi.

"Det er velkendt, at mere end 80 procent af informationen er fanget af visioner i forskning, industri, medicin og vores daglige liv," fortsætter han. "Det ultimative formål med vores forskning er at udvikle et kamera i mikroskala til mikrorobotter, der kan trænge ind i snævre rum, der er uhåndgribelige med nuværende midler, og åbne nye horisonter inden for medicinsk diagnose, miljøstudier, fremstilling, arkæologi og mere." 

Biometrisk "elektrisk øje"

Dette nye biometriske "elektriske øje" fremmer farvegenkendelse, som er den mest kritiske synsfunktion. Dette er ekstremt vigtigt i betragtning af, hvordan konventionelle farvesensorer normalt optager en stor mængde fysisk plads, mens de tilbyder mindre nøjagtig farvedetektering.

Ningxin Li er en kandidatstuderende i Dr. Lei's Functional Materials Studio. 

"Den nye funktionalitet, der opnås i vores billedsensorarkitektur, afhænger alt sammen af ​​de hurtige fremskridt for van der Waals halvledere i de seneste år," siger Li. "Sammenlignet med konventionelle halvledere, såsom silicium, kan vi præcist kontrollere van der Waals materialebåndstruktur, tykkelse og andre afgørende parametre for at fornemme de røde, grønne og blå farver." 

Van der Waals-halvlederne, som er afhængige af vertikale farvesensorer, tilhører en ny klasse af materialer, hvor individuelle atomlag er bundet af svage van der Waals-kræfter. De er afgørende for at opdage ny fysik og designe næste generations enheder.

"Denne nye halvledermaterialers ultratynde, mekaniske og kemiske stabilitet giver os mulighed for at stable dem i vilkårlige rækkefølger. Så vi introducerer faktisk en tredimensionel integrationsstrategi i modsætning til det nuværende plane mikroelektroniklayout. Den højere integrationstæthed er hovedårsagen til, at vores enhedsarkitektur kan accelerere nedskaleringen af ​​kameraer,” siger Li. 

Patentanmeldt teknologi

Denne nye teknologi er patentanmeldt hos Georgia State Office of Technology Transfer & Commercialization (OTTC). 

Cliff Michaels er direktør for OTTC.

"Efterhånden som nanoteknologien udvikler sig og enheder bliver mere kompakte, vil disse mindre, meget følsomme farvesensorer være utrolig nyttige," sagde Michaels. 

Ifølge forskerne kan den nye opdagelse hjælpe med at fremme udstyr til synshandicappede. 

"Denne teknologi er afgørende for udviklingen af ​​biomimetiske elektroniske øjne og også andre neuromorfe proteser," siger Li. "Farveregistrering og billedgenkendelsesfunktion af høj kvalitet kan bringe nye muligheder for farverig genstandsopfattelse for synshandicappede i fremtiden." 

"Dette er et stort skridt fremad, men vi står stadig over for videnskabelige og tekniske udfordringer forude, for eksempel integration i wafer-skala. Kommercielle billedsensorer kan integrere millioner af pixels for at levere billeder i høj opløsning, men det er endnu ikke implementeret i vores prototype,” fortsætter han. "Denne storstilede van der Waals halvlederenhedsintegration er i øjeblikket en kritisk udfordring, som hele forskningssamfundet skal overvinde. Sammen med vores landsdækkende samarbejdspartnere er det her, vores team afsætter vores indsats.”