Ilmuwan Merancang Perangkat Penglihatan Buatan

Ilmuwan di Georgia State University telah berhasil mengembangkan jenis perangkat penglihatan buatan yang dapat memimpin pengembangan “mata listrik”. Perangkat baru ini mengintegrasikan arsitektur tumpukan vertikal yang inovatif yang memungkinkan pengenalan warna yang lebih dalam dan skalabilitas pada tingkat mikro.

Penelitian baru ini diterbitkan dalam jurnal ACS Nano.

Kamera Mikroskala untuk Mikrobot di Masa Depan

Sidong Lei adalah asisten profesor fisika dan penulis utama penelitian.

“Ini adalah langkah pertama menuju tujuan akhir kami – mengembangkan kamera mikroskala untuk mikrobot,” kata Siding Lei. “Kami mengilustrasikan prinsip dasar dan kelayakan untuk membangun jenis sensor gambar baru ini dengan penekanan pada miniaturisasi.”

Pekerjaan yang diselesaikan oleh tim Lei dapat memimpin pengembangan perangkat penglihatan buatan biomimetik yang menggunakan metode sintetis untuk meniru proses biokimia. Ini dapat dicapai dengan menggunakan nanoteknologi.

“Telah diketahui bahwa lebih dari 80 persen informasi ditangkap oleh penglihatan dalam penelitian, industri, pengobatan, dan kehidupan sehari-hari,” ia melanjutkan. “Tujuan akhir penelitian kami adalah mengembangkan kamera mikroskala untuk mikrobot yang dapat memasuki ruang sempit yang tidak dapat dijangkau oleh sarana saat ini, dan membuka cakrawala baru dalam diagnosis medis, studi lingkungan, manufaktur, arkeologi, dan lain-lain.”

“Mata Listrik” Biometrik

Perangkat “mata listrik” biometrik baru ini memajukan pengenalan warna, yang merupakan fungsi penglihatan paling kritis. Ini sangat penting mengingat sensor warna konvensional biasanya memerlukan ruang fisik yang besar sementara menawarkan deteksi warna yang kurang akurat.

Ningxin Li adalah mahasiswa pascasarjana di Studio Bahan Fungsional Dr. Lei.

“Fungsi baru yang dicapai dalam arsitektur sensor gambar kami semua bergantung pada kemajuan cepat semikonduktor van der Waals selama beberapa tahun terakhir,” kata Li. “Dibandingkan dengan semikonduktor konvensional, seperti silikon, kami dapat mengontrol struktur pita, ketebalan, dan parameter penting lainnya dengan tepat untuk mendeteksi warna merah, hijau, dan biru.”

Semikonduktor van der Waals, yang bergantung pada sensor warna vertikal, termasuk dalam kelas bahan baru di mana lapisan atom individu diikat oleh gaya van der Waals yang lemah. Mereka sangat penting untuk menemukan fisika baru dan merancang perangkat generasi berikutnya.

“Ketipisan, kekuatan mekanis, dan stabilitas kimia bahan semikonduktor baru ini memungkinkan kami untuk menumpuknya dalam urutan sewenang-wenang. Jadi, kami sebenarnya memperkenalkan strategi integrasi tiga dimensi berlawanan dengan tata letak mikroelektronik planar saat ini. Kepadatan integrasi yang lebih tinggi adalah alasan utama mengapa arsitektur perangkat kami dapat mempercepat penurunan ukuran kamera,” kata Li.

Teknologi Paten Pending

Teknologi baru ini sedang dalam proses paten dengan Kantor Transfer dan Komersialisasi Teknologi (OTTC) Georgia State.

Cliff Michaels adalah direktur OTTC.

“Ketika nanoteknologi berkembang dan perangkat menjadi lebih kompak, sensor warna yang lebih kecil dan sangat sensitif ini akan sangat berguna,” kata Michaels.

Menurut peneliti, penemuan baru ini dapat membantu memajukan perangkat untuk orang dengan gangguan penglihatan.

“Teknologi ini sangat penting untuk pengembangan mata elektronik biomimetik dan perangkat prostetik neuromorfik lainnya,” kata Li. “Fungsi pengenalan warna dan pengenalan gambar yang berkualitas tinggi dapat membawa kemungkinan baru bagi persepsi item berwarna bagi orang dengan gangguan penglihatan di masa depan.”

“Ini adalah langkah besar ke depan, tetapi kami masih menghadapi tantangan ilmiah dan teknis di depan, misalnya integrasi skala wafer. Sensor gambar komersial dapat mengintegrasikan jutaan piksel untuk menghasilkan gambar definisi tinggi, tetapi ini belum diimplementasikan dalam prototipe kami,” ia melanjutkan. “Integrasi perangkat semikonduktor van der Waals skala besar saat ini adalah tantangan kritis yang harus diatasi oleh seluruh masyarakat penelitian. Bersama dengan kolaborator nasional kami, itulah tempat tim kami berfokus.”