科学家设计人工视觉设备

佐治亚州立大学的科学家成功开发了一种人工视觉设备，这可能会导致“电眼”的发展。这种新设备采用了一种新型的垂直堆叠架构，可以实现更深的颜色识别和微观尺度上的可扩展性。

这项新研究发表在期刊ACS Nano上。

未来微型摄像头用于微型机器人

Sidong Lei 是物理学助理教授和研究的首席作者。

“这项工作是我们最终目标的第一步——开发微型机器人用的微型摄像头，”Sidong Lei 说。“我们阐述了这种新型图像传感器的基本原理和可行性，重点是微型化。”

Lei 团队完成的工作可能会导致生物模拟人工视觉设备的发展，这种设备使用合成方法模拟生物化学过程。它可以使用纳米技术来实现这一点。

“众所周知，超过 80% 的信息是通过视觉在研究、工业、医疗和日常生活中捕获的，”他继续说。“我们的研究的最终目标是开发微型机器人用的微型摄像头，这些摄像头可以进入当前方法无法接触的狭窄空间，并在医疗诊断、环境研究、制造、考古等领域开辟新的前景。”

生物模拟“电眼”

这种新型生物模拟“电眼”提高了颜色识别能力，这是最关键的视觉功能。尤其重要的是，传统的颜色传感器通常占用大量物理空间，同时提供较低的颜色检测准确性。

Ningxin Li 是 Lei 博士的功能材料工作室的研究生。

“我们图像传感器架构中实现的新功能完全依赖于近年来范德华半导体的快速进展，”Li 说。“与传统半导体（如硅）相比，我们可以精确控制范德华材料的带结构、厚度和其他关键参数来感知红、绿、蓝颜色。”

范德华半导体依赖于垂直颜色传感器，属于一种新型材料，其中个别原子层通过弱范德华力键合。它们对于发现新物理和设计下一代设备至关重要。

“这些新型半导体材料的超薄、机械和化学稳定性使我们能够以任意顺序堆叠它们。因此，我们实际上引入了一种三维集成策略，与当前的平面微电子布局相比。更高的集成密度是我们的设备架构可以加速摄像头缩小的主要原因，”Li 说。

待批专利技术

这种新技术的专利正在佐治亚州立大学技术转移和商业化办公室（OTTC）等待批准。

Cliff Michaels 是 OTTC 的主任。

“随着纳米技术的进步和设备变得更加紧凑，这些更小、更敏感的颜色传感器将会非常有用，”Michaels 说。

根据研究人员的说法，这一新发现可能有助于推进视力障碍设备的发展。

“这种技术对于生物模拟电子眼和其他神经模拟假肢设备的发展至关重要，”Li 说。“高质量的颜色感知和图像识别功能可能为视力障碍人士带来新的彩色物体感知可能性。”

“这是一个巨大的进步，但我们仍然面临着科学和技术挑战，例如晶圆级集成。商用图像传感器可以集成数百万像素以提供高分辨率图像，但这在我们的原型中尚未实现，”他继续说。“这种大规模范德华半导体设备集成目前是整个研究社会需要克服的关键挑战。与我们的全国合作伙伴一起，我们的团队正在努力解决这一问题。”