Lidské oči i oči dalších savců fungující díky světločivným buňkám v sítnici obratlovců, tedy tyčinkám pro černobílé vidění a čípkům pro barevné vidění. Vnímají dopadající fotony a posílají do mozku elektrické signály. Je to komplikovaný proces, ale už je v našich silách ho napodobit.
Nedávno se to povedlo týmu saúdskoarabské techniky KAUST (King Abdullah University of Science and Technology), jehož šéfem byl Khaled Nabil Salama. Vyvinuli umělou biomimetickou hybridní sítnici z perovskitového materiálu, která detekuje světlo podobně jako lidské oko. V experimentech se ukázalo, že elektronická sítnice se slušnou úspěšností rozeznává rukou psané číslice.
Klíčovou ingrediencí této sítnice je perovskit, materiál, který si udělal jméno na absorbování světelného záření. V současnosti se s ním počítá jako s velmi slibným materiálem pro pokročilé solární články. Tým KAUST perovskit využil v roli senzoru. Nanokrystaly perovskitu umístili do polymeru, čímž vznikl hybridní materiál. Vrstvu tohoto materiálu vložili mezi elektrody – spodní hliníkovou a svrchní z oxidu india a cínu (ITO). Svrchní elektroda byla upravena tak, aby skrz ni procházelo dost světla do perovskitové vrstvy. Tím vytvořili fotoreceptory, umístěné na substrátu z polyimidu, který je ohebný a umožňuje elektronickou sítnici vytvarovat podle potřeby.
Výsledné fotoreceptory připojili k CMOC senzoru, který přeměňuje záření na elektřinu a k neurální síti se 100 výstupními neurony. Tyto fotoreceptory uspořádali do soustavy 4×4 a prováděli s nimi testy. Když je osvěcovali různobarevnými LEDkami, reakce elektronické sítnice byla velmi podobná jako u biologické sítnice. V jiných experimentech tato elektronická sítnice rozeznávala rukou psaná číslice, s přesností na 72 procent. Také se ukázalo, že je velmi stabilní. Zařízené pracovalo beze změny i po 129 týdnech.
Badatelé zdůrazňují, že navzdory očividné inspiraci biologickýma očima, se konkrétně s touto elektronickou sítnicí nepočítá pro syntetické transplantáty, na rozdíl od jiných typů. Tyhle „oči“, až budou dotažené do konce, dostanou roboti a pokročilé vizuální systémy pro kamery. Jejich velkou výhodou je velmi malá spotřeba energie oproti stávajícím systémům.
Literatura
Pokročilé solární materiály těží energii z indoor osvětlení
Autor: Stanislav Mihulka (18.11.2020)
Krystaly perovskitu detekují radioaktivní záření
Autor: Stanislav Mihulka (06.09.2021)
Neurální nanokamera velikosti zrnka soli pořizuje kvalitní barevné snímky
Autor: Stanislav Mihulka (30.11.2021)
Diskuze:
A jaká je výhoda proti křemíkovému snímači?
Miyuki Pateru,2022-02-25 21:26:36
A jaké jsou výhody oproti existujícím snímačům na bázi křemíku?
Doplnění
Miroslav Mácha,2022-02-25 09:36:44
Upřesnil bych.
perovskit je materiál, který nemá rád vlhkost. Jeho umístěním do fluorovaného polymeru, který je hydrofobní, zajistili jeho ochranu.
Použitý polymer má navíc feroelektrické vlastnosti. Spojením s krystaly perovskitu vytvořili dielektrický materiál pro kondenzátory, který má permitivitu závislou na dopadajícím světle a zároveň reakce na dopadající světlo je ovlivněna použitým měřícím kmitočtem.
Citlivost na intenzitu světla v závislosti na jeho vlnové délce je podobná lidskému zraku.
Obrázek
Fig. 6: Mechanism and memory effect study of capacitive photoreceptors (CPRs).
https://www.nature.com/articles/s41377-021-00686-4/figures/6
Lepší vysvětlení v originálním textu.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
