Doğadan ilham alarak, Penn Eyaleti bilim insanları, insan gözünde bulunan kırmızı, yeşil ve mavi fotoreseptörleri ve sinir ağını taklit ederek görüntü üreten yeni bir cihaz geliştirdiler.
Raporlanan araştırma bulguları, Bilim Gelişmeleri, malzeme sentezinden cihaz tasarımına ve sistem yeniliğine kadar perovskite dar bant foto algılama cihazlarının gerçekleştirilmesinde temel atılımlardır. Araştırma, bu makalenin sonunda listelenen ABD Ulusal Bilim Vakfı’ndan yedi hibe ile desteklenmiştir.
Penn State araştırmacısı Kai, “Doğadan bir tasarım ödünç aldık – retinalarımız kırmızı, yeşil ve mavi ışığa duyarlı koni hücreleri ve daha bilgi beynimize iletilmeden önce gördüklerimizi işlemeye başlayan bir sinir ağı içerir” dedi. Wang.
Bunu yapay bir cihazda başarmak için bilim insanları, koni hücrelerimizi taklit eden dar bantlı perovskite fotodetektörlerden yeni bir sensör dizisi oluşturdular ve bilgiyi işlemek ve aslına uygun görüntüler üretmek için bunu sinir ağımızı taklit eden nöromorfik bir algoritmaya bağladılar. .
Fotodedektörler, ışık enerjisini elektrik sinyallerine dönüştürür ve kameralar ve diğer birçok optik teknoloji için gereklidir. Bilim adamları, dar bant fotodetektörlerin, görünür ışığı oluşturan kırmızılar, yeşiller ve maviler gibi ışık spektrumunun ayrı bölümlerine odaklanabileceğini söyledi.
Wang, “Bu çalışmada, yalnızca bir dalga boyuna duyarlı perovskite malzeme tasarlamanın yeni bir yolunu bulduk” dedi. “Üç farklı perovskite malzeme oluşturduk ve bunlar yalnızca kırmızı, yeşil veya mavi renklere duyarlı olacak şekilde tasarlandı.”
Yeni teknoloji, modern kameralarda bulunan, çözünürlüğü düşüren ve maliyeti ve üretim karmaşıklığını artıran filtreleri kullanmanın bir yolunu temsil edebilir. Araştırmacılar perovskite malzemeleri kullandıklarından, yeni cihazlar ışığı emdikçe güç üretiyor ve potansiyel olarak pilsiz kamera teknolojisine kapı açıyor.
Penn State’den bir araştırmacı olan Luyao Zheng, “Cihazın yapısı, elektrik üretmek için ışık kullanan güneş pillerine benzer” dedi. “Üzerine bir kez ışık tuttuğunuzda, bir akım oluşturacaktır. Dolayısıyla, gözlerimiz gibi, bu bilgiyi ışıktan yakalamak için enerji uygulamamıza gerek yok.”
Bu araştırma, yapay retina biyoteknolojisinde daha fazla gelişmeyi tetikleyebilir. Bilim adamlarına göre, bu teknolojiye dayalı cihazlar bir gün görüşü geri kazanmak için gözlerdeki ölü veya hasarlı hücrelerin yerini alabilir.
Algoritma insan retinasındaki sinir ağını taklit ettiğinden, bulgular bu sinir ağlarının görme açısından önemine dair yeni bilgiler sağlayabilir.
NSF, araştırmayı şu hibelerle destekledi:
Bilgisayar ve Bilişim Bilimi ve Mühendisliği Müdürlüğü 1718474; Uluslararası Bilim ve Mühendislik Ofisi 1829573; STEM Eğitim Müdürlüğü 1723687, 1821766, 2113839.