عين اصطناعية كهربائية تم تطويرها باستخدام تقنية النانو

عين اصطناعية باستخدام تقنية النانو، ابتكر العلماء جهازًا إلكترونيًا عصبيًا مصممًا حديثًا يمنح الروبوتات الدقيقة رؤية ملونة.

فقد نجح باحثون في جامعة جورجيا في تصميم نوع جديد من أجهزة الرؤية الاصطناعية الذي يشتمل على بنية تكديس رأسية جديدة. سوف يسمح الجهاز بمزيد من العمق في التعرف على الألوان والقياس على المستوى الجزئي. نُشرت الدراسة البحثية الجديدة في 18 أبريل 2022 في مجلة ACS Nano العليا.

تعمل هذه المحاكاة الحيوية عين اصطناعية الكهربائية على تطوير التعرف على الألوان. تعد وظيفة الرؤية الأكثر أهمية ، والتي تم إغفالها في البحث الحالي بسبب صعوبة تصغير أجهزة استشعار الألوان السائدة.كما تعتمد مستشعرات الألوان التقليدية عادةً على تخطيط قناة استشعار اللون الجانبي وتستهلك قدرًا كبيرًا من المساحة المادية وتوفر اكتشافًا أقل دقة للألوان.

موصلات

طور الباحثون تقنية التراص الفريدة التي تقدم نهجًا جديدًا لتصميم الأجهزة. بنية استشعار اللون العمودية المدعومة بأشباه الموصلات من Van der Waals توفر قدرة دقيقة على التعرف على الألوان. والتي يمكن أن تبسط تصميم نظام العدسة البصرية لتصغير أنظمة الرؤية الاصطناعية.

يقول لي ، وهو طالب دراسات عليا و جزءًا من فريق البحث:

إن التطورات الحديثة في التكنولوجيا جعلت التصميم الجديد ممكنًا. تعتمد الوظيفة الجديدة التي تم تحقيقها في بنية مستشعر الصور لدينا على التقدم السريع لأشباه موصلات Van der Waals خلال السنوات الأخيرة. بالمقارنة مع أشباه الموصلات التقليدية ، مثل السيليكون ، يمكننا التحكم بدقة في بنية شريط مادة Van der Waals. وسمكها ، والمعلمات الهامة الأخرى لاستشعار الألوان الأحمر والأخضر والأزرق.

يمثل مستشعر اللون العمودي المدعوم بأشباه الموصلات من فان دير فال (vdW-Ss) فئة جديدة من المواد ، حيث يتم ربط الطبقات الذرية الفردية بقوى فان دير فال الضعيفة. إنها تشكل واحدة من أبرز المنصات لاكتشاف فيزياء جديدة وتصميم أجهزة الجيل القادم.

عين اصطناعية – مميزات جديدة

كما يقول لي: “تسمح لنا النحافة الفائقة والمرونة الميكانيكية والاستقرار الكيميائي لهذه المواد شبه الموصلة الجديدة بتكديسها في أوامر عشوائية. لذلك،نحن في الواقع نقدم إستراتيجية تكامل ثلاثية الأبعاد على عكس تخطيط الإلكترونيات الدقيقة المستوي الحالية. إن كثافة التكامل الأعلى هي السبب الرئيسي وراء قدرة بنية أجهزتنا على تسريع تصغير حجم الكاميرات”

التكنولوجيا حاليًا هي براءة اختراع معلقة لدى مكتب نقل التكنولوجيا والتسويق بولاية جورجيا. يتوقع مكتب نقل التكنولوجيا والتسويق أن يكون هذا التصميم الجديد ذا أهمية كبيرة لبعض شركاء الصناعة.

يقول مدير المكتب:

“هذه التكنولوجيا لديها القدرة على التغلب على بعض العوائق الرئيسية التي تظهر مع أجهزة الاستشعار الحالية”.

“لكن مع تقدم تقنية النانو ستصبح الأجهزة أكثر إحكاما ، سوف تكون مستشعرات الألوان الأصغر والحساسة للغاية مفيدة بشكل لا يصدق.”

يعتقد الباحثون أن هذا الاكتشاف يمكن أن يؤدي إلى تطورات لمساعدة ضعاف البصر يومًا ما.

يقول لي:

“هذه التكنولوجيا ضرورية لتطوير العيون الإلكترونية ذات المحاكاة الحيوية وأيضًا الأجهزة التعويضية العصبية الأخرى”. “قد توفر وظيفة استشعار الألوان والتعرف على الصور عالية الجودة إمكانيات جديدة لإدراك العناصر الملونة للمعاقين بصريًا في المستقبل.”

كما يضيف لي إن فريقه سيواصل دفع هذه التقنيات المتقدمة إلى الأمام باستخدام ما تعلموه من هذا الاكتشاف.

“هذه خطوة كبيرة إلى الأمام ، لكننا ما زلنا نواجه تحديات علمية وتقنية في المستقبل. على سبيل المثال ، التكامل على نطاق الرقاقة. يمكن أن تدمج مستشعرات الصور التجارية ملايين البكسل لتقديم صور عالية الدقة. لكن هذا لم يتم تنفيذه في النموذج الأولي لدينا حتى الآن. يعتبر تكامل جهاز أشباه الموصلات واسع النطاق من Van der Waals حاليًا تحديًا حاسمًا يجب التغلب عليه من قبل مجتمع الأبحاث بأكمله. جنبًا إلى جنب مع المتعاونين على الصعيد الوطني ، حيث يكرس فريقنا جهودنا “.