การดูแลสุขภาพ
นักวิทยาศาสตร์ออกแบบอุปกรณ์การมองเห็นประดิษฐ์
นักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐจอร์เจียประสบความสำเร็จในการพัฒนาอุปกรณ์การมองเห็นเทียมชนิดหนึ่งที่อาจนำไปสู่การพัฒนา "ตาไฟฟ้า" อุปกรณ์ใหม่นี้รวมเอาสถาปัตยกรรมการเรียงซ้อนในแนวตั้งแบบใหม่ที่ช่วยให้รับรู้สีได้ลึกขึ้นและสามารถปรับขนาดได้ในระดับไมโคร
งานวิจัยชิ้นใหม่นี้ตีพิมพ์ในวารสาร ACS Nano.
ในที่สุดกล้องไมโครสเกลสำหรับไมโครบอท
Sidong Lei เป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และเป็นผู้เขียนนำงานวิจัย
Siding Lei กล่าวว่า "งานนี้เป็นก้าวแรกสู่ปลายทางสุดท้ายของเรา นั่นคือการพัฒนากล้องไมโครสเกลสำหรับไมโครโรบ็อต" “เราแสดงให้เห็นหลักการพื้นฐานและความเป็นไปได้ในการสร้างเซนเซอร์ภาพชนิดใหม่นี้โดยเน้นที่การย่อส่วน”
ผลงานที่เสร็จสิ้นโดยทีมของ Lei อาจนำไปสู่อุปกรณ์การมองเห็นเทียมแบบเลียนแบบทางชีวภาพที่ใช้วิธีการสังเคราะห์เพื่อเลียนแบบกระบวนการทางชีวเคมี สามารถทำได้โดยใช้นาโนเทคโนโลยี
“เป็นที่ทราบกันดีว่ากว่าร้อยละ 80 ของข้อมูลถูกบันทึกโดยวิสัยทัศน์ในการวิจัย อุตสาหกรรม ยา และชีวิตประจำวันของเรา” เขากล่าวต่อ “จุดประสงค์สูงสุดของการวิจัยของเราคือการพัฒนากล้องขนาดจิ๋วสำหรับหุ่นยนต์ขนาดเล็กที่สามารถเข้าไปในพื้นที่แคบที่จับต้องไม่ได้ด้วยวิธีการปัจจุบัน และเปิดโลกทัศน์ใหม่ในการวินิจฉัยทางการแพทย์ การศึกษาด้านสิ่งแวดล้อม การผลิต โบราณคดี และอื่นๆ”
ไบโอเมตริกซ์ “Electric Eye”
“ตาไฟฟ้า” แบบไบโอเมตริกใหม่นี้ช่วยยกระดับการจดจำสี ซึ่งเป็นฟังก์ชันการมองเห็นที่สำคัญที่สุด นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากเซ็นเซอร์สีทั่วไปมักจะใช้พื้นที่ทางกายภาพจำนวนมากในขณะที่ให้การตรวจจับสีที่แม่นยำน้อยลง
Ningxin Li เป็นนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจาก Dr. Lei's Functional Materials Studio
“ฟังก์ชันการทำงานใหม่ที่ประสบความสำเร็จในสถาปัตยกรรมเซ็นเซอร์ภาพของเราล้วนขึ้นอยู่กับความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วของเซมิคอนดักเตอร์ van der Waals ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา” Li กล่าว “เมื่อเปรียบเทียบกับสารกึ่งตัวนำทั่วไป เช่น ซิลิคอน เราสามารถควบคุมโครงสร้างแถบวัสดุของ Van der Waals ความหนา และพารามิเตอร์ที่สำคัญอื่นๆ ได้อย่างแม่นยำเพื่อรับรู้สีแดง เขียว และน้ำเงิน”
เซมิคอนดักเตอร์ของ van der Waals ซึ่งอาศัยเซ็นเซอร์สีแนวตั้งเป็นวัสดุประเภทใหม่ที่ชั้นอะตอมแต่ละชั้นถูกยึดเหนี่ยวโดยแรงของ van der Waals ที่อ่อนแอ สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญต่อการค้นพบฟิสิกส์ใหม่และการออกแบบอุปกรณ์รุ่นต่อไป
“ความบางเป็นพิเศษ ความเสถียรเชิงกล และความเสถียรทางเคมีของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ใหม่เหล่านี้ทำให้เราสามารถเรียงซ้อนกันได้ตามต้องการ ดังนั้น เรากำลังแนะนำกลยุทธ์การรวมสามมิติจริง ๆ ซึ่งตรงกันข้ามกับเค้าโครงไมโครอิเล็กทรอนิกส์เชิงระนาบในปัจจุบัน ความหนาแน่นของการรวมที่สูงขึ้นเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้สถาปัตยกรรมอุปกรณ์ของเราสามารถเร่งการลดขนาดของกล้องได้” Li กล่าว
เทคโนโลยีที่รอการจดสิทธิบัตร
เทคโนโลยีใหม่นี้อยู่ระหว่างการจดสิทธิบัตรกับ Office of Technology Transfer & Commercialization (OTTC) ของรัฐจอร์เจีย
Cliff Michaels เป็นผู้อำนวยการของ OTTC
“เมื่อนาโนเทคโนโลยีก้าวหน้าและอุปกรณ์มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น เซ็นเซอร์สีขนาดเล็กที่มีความไวสูงเหล่านี้จะมีประโยชน์อย่างเหลือเชื่อ” Michaels กล่าว
นักวิจัยกล่าวว่าการค้นพบใหม่นี้สามารถช่วยพัฒนาอุปกรณ์สำหรับผู้บกพร่องทางการมองเห็นได้
“เทคโนโลยีนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาดวงตาอิเล็กทรอนิกส์เลียนแบบชีววัตถุ และอุปกรณ์เทียมนิวโรมอร์ฟิคอื่นๆ” หลี่กล่าว “ฟังก์ชั่นการตรวจจับสีและการจดจำภาพคุณภาพสูงอาจนำมาซึ่งความเป็นไปได้ใหม่ของการรับรู้รายการที่มีสีสันสำหรับผู้พิการทางสายตาในอนาคต”
“นี่เป็นก้าวย่างที่ยอดเยี่ยม แต่เรายังคงเผชิญกับความท้าทายทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิครออยู่ข้างหน้า ตัวอย่างเช่น การรวมเวเฟอร์สเกล เซ็นเซอร์ภาพเชิงพาณิชย์สามารถผสานรวมพิกเซลหลายล้านพิกเซลเพื่อให้ได้ภาพที่มีความละเอียดสูง แต่สิ่งนี้ยังไม่ได้ถูกนำมาใช้ในต้นแบบของเรา” เขากล่าวต่อ “การรวมอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ van der Waals ขนาดใหญ่นี้กำลังเป็นความท้าทายที่สำคัญที่สังคมการวิจัยทั้งหมดต้องเผชิญ ร่วมกับผู้ทำงานร่วมกันทั่วประเทศซึ่งเป็นที่ที่ทีมของเราทุ่มเทความพยายามของเรา”
