Ученые разрабатывают искусственный зрительный прибор

Ученые в Университете штата Джорджия успешно разработали тип искусственного зрительного прибора, который может привести к созданию “электрического глаза”. Новый прибор включает в себя новую вертикальную архитектуру, которая позволяет лучше узнавать цвета и масштабироваться на микроуровне.

Новое исследование было опубликовано в журнале ACS Nano.

Перспективные микромасштабные камеры для микроботов

Сидонг Леи – ассистент профессора физики и ведущий автор исследования.

“Эта работа – первый шаг к нашей конечной цели – разработке микромасштабной камеры для микроботов”, – сказал Сидонг Леи. “Мы проиллюстрировали фундаментальный принцип и осуществимость конструкции этого нового типа датчика изображения с акцентом на миниатюризации.”

Работа, выполненная командой Леи, может привести к разработке биомиметического искусственного зрительного прибора, который использует синтетические методы для имитации биохимических процессов. Это может быть достигнуто с помощью нанотехнологий.

“Хорошо известно, что более 80 процентов информации захватывается зрением в исследованиях, промышленности, медицине и нашей повседневной жизни”, – продолжает он. “Конечная цель нашего исследования – разработка микромасштабной камеры для микроботов, которая может проникать в узкие пространства, недоступные современными средствами, и открывать новые горизонты в медицинской диагностике, экологических исследованиях, производстве, археологии и многом другом.”

Биометрический “электрический глаз”

Этот новый биометрический “электрический глаз” улучшает распознавание цветов, которое является наиболее критической функцией зрения. Это крайне важно, учитывая, что традиционные датчики цвета обычно занимают много физического пространства и обеспечивают менее точное обнаружение цветов.

Нинсин Ли – аспирант в студии функциональных материалов доктора Леи.

“Новая функциональность, достигнутая в нашей архитектуре датчика изображения, полностью зависит от быстрого прогресса ван-дер-ваальсовых полупроводников в последние годы”, – говорит Ли. “По сравнению с традиционными полупроводниками, такими как кремний, мы можем точно контролировать структуру зоны ван-дер-ваальсового материала, толщину и другие важные параметры для обнаружения красных, зеленых и синих цветов.”

Ван-дер-ваальсовые полупроводники, которые полагаются на вертикальные датчики цвета, принадлежат к новому классу материалов, в которых отдельные атомные слои связаны слабыми ван-дер-ваальсовыми силами. Они крайне важны для открытия новой физики и проектирования следующего поколения устройств.

“Ультратонкость, механическая и химическая стабильность этих новых полупроводниковых материалов позволяют нам укладывать их в произвольном порядке. Таким образом, мы фактически вводим трехмерную интеграционную стратегию, в отличие от текущей плоской микроэлектроники. Более высокая плотность интеграции является основной причиной, по которой наша архитектура устройства может ускорить уменьшение размеров камер”, – говорит Ли.

Технология, ожидающая патента

Эта новая технология ожидает патента в офисе передачи технологий и коммерциализации Университета штата Джорджия.

Клифф Майклс – директор офиса передачи технологий и коммерциализации.

“По мере развития нанотехнологий и уменьшения размеров устройств эти более мелкие, высокочувствительные датчики цвета будут невероятно полезны”, – сказал Майклс.

По мнению исследователей, новое открытие может помочь разработать устройства для людей с нарушениями зрения.

“Эта технология крайне важна для разработки биомиметических электронных глаз и других нейроморфных протезных устройств”, – говорит Ли. “Высококачественное обнаружение цветов и функция распознавания изображений могут принести новые возможности восприятия цветных предметов для людей с нарушениями зрения в будущем.”

“Это большой шаг вперед, но мы все еще сталкиваемся с научными и техническими проблемами, например, интеграцией на уровне всей пластины. Коммерческие датчики изображения могут интегрировать миллионы пикселей для получения высококачественных изображений, но это еще не реализовано в нашем прототипе”, – продолжает он. “Интеграция устройств на основе ван-дер-ваальсовых полупроводников в крупном масштабе в настоящее время является критической проблемой, которую необходимо преодолеть всей исследовательской общине. Вместе с нашими коллегами по всей стране наша команда посвящает свои усилия решению этой проблемы.”