Исследователи построили искусственную сетчатку из перовскитных материалов, которая может обнаруживать свет подобно человеческому глазу. В тестах устройство даже смогло распознать написанные от руки цифры.
Глаза человека и других млекопитающих работают благодаря фоторецепторным клеткам — палочкам и колбочкам — в сетчатке, которые поглощают входящие фотоны и посылают электрические сигналы в мозг. Для нового исследования исследователи из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы решили имитировать этот процесс в искусственном устройстве.
Ключевым ингредиентом является перовскит, материал, который очень эффективно поглощает свет и поэтому становится лидером в солнечных элементах следующего поколения. В этом случае команда использовала это умение поглощать свет, чтобы вместо этого сделать датчик.
Нанокристаллы перовскита внедрялись в полимер, затем этот слой помещался между двумя электродами — алюминием внизу и оксидом индия-олова сверху. Этот верхний электрод был протравлен, чтобы пропускать свет к слою перовскита, создавая массив фоторецепторов. Они сделаны на полиимидной подложке, которая позволяет устройству изгибаться и принимать любую необходимую форму, например, такую как сетчатка глаза человека.
Для обработки входного света этот массив фоторецепторов был присоединен к CMOS-сенсору и нейронной сети со 100 выходными нейронами. В тестах с массивом 4x4, устройство освещалось светодиодами разных цветов, и было обнаружено, что оптический отклик очень похож на оптический отклик человеческого глаза, при этом система особенно чувствительна к зеленому свету. В других тестах, система даже смогла распознать рукописные цифры с точностью до 72 процентов. Это также было очень стабильным, без каких-либо изменений в реакции на свет через 129 недель.
Несмотря на свое биологическое вдохновение, эта искусственная сетчатка вряд ли будет предназначена для трансплантации человеку, как некоторые другие. Команда говорит, что при дальнейшем развитии это устройство будет использоваться для создания более совершенных систем технического зрения для камер и роботов.
«Конечная цель наших исследований в этой области — разработать эффективные датчики нейроморфного зрения для создания эффективных камер для приложений компьютерного зрения», — сказал Халед Набиль Салама, автор-корреспондент исследования. «Существующие системы используют фотодетекторы, которым для работы требуется питание, и поэтому они потребляют много энергии даже в режиме ожидания. В отличие от них предлагаемые нами фоторецепторы представляют собой емкостные устройства, которые не потребляют статическую энергию для своей работы».
Исследование было опубликовано в журнале Light: Science & Applications.
Источник: KAUST via Techxplore.
