Учені розробили штучний пристрій зору

Учені в університеті Джорджії успішно розробили штучний пристрій зору, який може привести до створення «електричного ока». Новый пристрій використовує нову вертикальну архітектуру, яка дозволяє краще розпізнавати кольори та масштабувати на мікрорівні.

Нові дослідження були опубліковані в журналі ACS Nano.

Мікромасштабні камери для мікроботів

Сідонг Леї є асистентом професора фізики та головним автором дослідження.

«Ця робота є першим кроком до нашої кінцевої мети – розробки мікромасштабної камери для мікроботів», – сказав Сідонг Леї. «Ми проілюструємо фундаментальну принцип та можливість конструкції цього нового типу сенсора зображення з акцентом на мініатюризації».

Робота, виконана командою Леї, може привести до розробки біоміметичного штучного пристрою зору, який використовує синтетичні методи для імітування біохімічних процесів. Це можна досягти за допомогою нанотехнологій.

«Відомо, що понад 80 відсотків інформації захоплюється зором у дослідженнях, промисловості, медицині та нашому повсякденному житті», – продовжує він. «Кінцева мета нашого дослідження – розробити мікромасштабну камеру для мікроботів, яка може проникнути у вузькі простори, які зараз недоступні, та відкрити нові горизонти у медичній діагностиці, вивченні навколишнього середовища, виробництві, археології та багатьох інших галузях».

Біометричний «електричний погляд»

Цей новий біометричний «електричний погляд» покращує розпізнавання кольорів, яке є найбільш критичною функцією зору. Це дуже важливо, оскільки традиційні сенсори кольорів зазвичай займають велику кількість фізичного простору та пропонують менш точне виявлення кольорів.

Нінґсін Лі є аспірантом у студії функціональних матеріалів доктора Леї.

«Нова функціональність, досягнута в нашій архітектурі сенсора зображення, залежить від швидкого прогресу ван-дер-Ваальсівських напівпровідників за останні роки», – говорить Лі. «У порівнянні з традиційними напівпровідниками, такими як кремній, ми можемо точно контролювати структуру зони ван-дер-Ваальсівських матеріалів, товщину та інші критичні параметри для виявлення червоних, зелених та синіх кольорів».

Ван-дер-Ваальсівські напівпровідники, які залежать від вертикальних сенсорів кольорів, належать до нового класу матеріалів, у яких окремі атомні шари зв’язані слабкими ван-дер-Ваальсівськими силами. Вони важливі для відкриття нової фізики та розробки наступного покоління пристроїв.

«Ультратонкість, механічна та хімічна стабільність цих нових напівпровідних матеріалів дозволяють нам укладати їх у довільному порядку. Отже, ми вводимо тридименсіональну стратегію інтеграції на відміну від сучасної планарної мікроелектроніки. Вища щільність інтеграції є основною причиною, чому наша архітектура пристрою може прискорити мініатюризацію камер», – говорить Лі.

Технологія, що очікує на патент

Ця нова технологія очікує на патент в офісі технологічних переваг та комерціалізації університету Джорджії.

Кліфф Майклс є директором офісу технологічних переваг та комерціалізації.

«Когда нанотехнології розвиваються та пристрої стають компактнішими, ці маленькі, високочутливі сенсори кольорів будуть дуже корисними», – сказав Майклс.

Згідно з дослідниками, нове відкриття може допомогти вдосконалити пристрої для людей з порушеним зором.

«Ця технологія є важливою для розробки біоміметичного електронного ока та інших нейроморфних протезних пристроїв», – говорить Лі. «Високоякісне виявлення кольорів та розпізнавання зображення можуть принести нові можливості сприйняття кольорів для людей з порушеним зором у майбутньому».

«Це великий крок вперед, але ми все ще стикаємося з науковими та технічними викликами, наприклад, інтеграцією на рівні пластин. Комерційні сенсори зображення можуть інтегрувати мільйони пікселів для отримання високоякісних зображень, але це ще не реалізовано в нашому прототипі», – продовжує він. «Ця великомасштабна інтеграція ван-дер-Ваальсівських напівпровідних пристроїв зараз є критичним викликом, який потрібно подолати всьому дослідницькому товариству. Разом з нашими колегами по всій країні ми зосереджуємося на наших зусиллях».