A tudósok mesterséges látóeszközt terveznek

A Georgia Állami Egyetem tudósai sikeresen kifejlesztettek egyfajta mesterséges látóeszközt, amely egy „elektromos szem” kifejlesztéséhez vezethet. Az új eszköz egy új, függőleges egymásra épülő architektúrát tartalmaz, amely lehetővé teszi a mélyebb színfelismerést és a skálázhatóságot mikroszinten. 

Az új kutatás a folyóiratban jelent meg ACS Nano.

Végleges mikroméretű kamerák Microbotokhoz

Sidong Lei a fizika adjunktusa és a kutatás vezető szerzője. 

"Ez a munka az első lépés a végső célunk felé, egy mikrorobotokhoz való mikroméretű kamera kifejlesztése felé" - mondta Siding Lei. „Megmutatjuk ennek az új típusú képérzékelőnek az alapelvét és megvalósíthatóságát, a miniatürizálásra helyezve a hangsúlyt.” 

A Lei csapata által elvégzett munka egy biomimetikus mesterséges látókészülékhez vezethet, amely szintetikus módszerekkel utánozza a biokémiai folyamatokat. Ezt nanotechnológiával lehetne elérni.

„Köztudott, hogy az információk több mint 80 százalékát a látás rögzíti a kutatásban, az iparban, a gyógyszeres kezelésben és a mindennapi életünkben” – folytatja. "Kutatásunk végső célja egy mikroméretű kamera kifejlesztése mikrorobotok számára, amelyek képesek behatolni olyan szűk terekbe, amelyek a jelenlegi eszközökkel megfoghatatlanok, és új távlatokat nyithatnak meg az orvosi diagnózis, a környezettanulmányok, a gyártás, a régészet és egyebek terén." 

Biometrikus "elektromos szem"

Ez az új biometrikus „elektromos szem” elősegíti a színfelismerést, amely a legkritikusabb látási funkció. Ez rendkívül fontos, mivel a hagyományos színérzékelők általában nagy mennyiségű fizikai helyet foglalnak el, miközben kevésbé pontos színérzékelést kínálnak.

Ningxin Li végzős hallgató Dr. Lei Functional Materials Stúdiójában. 

„A képérzékelő architektúránkban elért új funkcionalitás mind a van der Waals félvezetők elmúlt évekbeli gyors fejlődésétől függ” – mondja Li. „A hagyományos félvezetőkkel, például a szilíciummal összehasonlítva pontosan tudjuk szabályozni a van der Waals anyagsáv szerkezetét, vastagságát és más fontos paramétereket a vörös, zöld és kék szín érzékeléséhez.” 

A van der Waals félvezetők, amelyek függőleges színérzékelőkre támaszkodnak, az anyagok új osztályába tartoznak, amelyekben az egyes atomi rétegeket gyenge van der Waals erők kötik össze. Kulcsfontosságúak az új fizika felfedezésében és a következő generációs eszközök tervezésében.

„Az új félvezető anyagok ultravékonysága, mechanikai és kémiai stabilitása lehetővé teszi számunkra, hogy tetszőleges sorrendbe rakjuk őket. Tehát valójában egy háromdimenziós integrációs stratégiát vezetünk be, ellentétben a jelenlegi sík mikroelektronikai elrendezéssel. A nagyobb integrációs sűrűség a fő oka annak, hogy eszközarchitektúránk felgyorsíthatja a kamerák leskálázását” – mondja Li. 

Szabadalmaztatás alatt álló technológia

Ez az új technológia szabadalom alatt áll a Georgia állam Technológiatranszfer és Kereskedelmi Hivatala (OTTC) előtt. 

Cliff Michaels az OTTC igazgatója.

"A nanotechnológia fejlődésével és az eszközök kompaktabbá válásával ezek a kisebb, rendkívül érzékeny színérzékelők hihetetlenül hasznosak lesznek" - mondta Michaels. 

A kutatók szerint az új felfedezés segíthet a látássérültek számára készült eszközök fejlesztésében. 

„Ez a technológia döntő fontosságú a biomimetikus elektronikus szemek és más neuromorf protézisek fejlesztésében” – mondja Li. „A jó minőségű színérzékelés és képfelismerő funkció a jövőben új lehetőségeket kínálhat a színes tárgyak érzékelésére a gyengénlátók számára.” 

„Ez egy nagy előrelépés, de még mindig tudományos és műszaki kihívásokkal állunk szemben, például az ostyaléptékű integrációval. A kereskedelemben kapható képérzékelők több millió pixelt integrálhatnak nagy felbontású képek készítéséhez, de ezt a prototípusunkban még nem építettük be” – folytatja. „Ez a nagyszabású van der Waals félvezető eszközök integrációja jelenleg kritikus kihívás, amelyet az egész kutatótársadalomnak le kell küzdenie. Országos munkatársainkkal együtt csapatunk erre fordítja erőfeszítéseinket.”