[ad_1]
Lấy cảm hứng từ thiên nhiên, các nhà khoa học Penn State đã phát triển một thiết bị mới tạo ra hình ảnh bằng cách bắt chước các tế bào cảm quang màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương cũng như mạng lưới thần kinh có trong mắt người.
Kết quả nghiên cứu, được báo cáo trong tiến bộ khoa học, là những bước đột phá cơ bản trong việc hiện thực hóa các thiết bị tách sóng quang băng hẹp perovskite — từ tổng hợp vật liệu đến thiết kế thiết bị đến đổi mới hệ thống. Nghiên cứu được hỗ trợ bởi bảy khoản tài trợ từ Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ, được liệt kê ở cuối bài viết này.
“Chúng tôi đã mượn một thiết kế từ tự nhiên – võng mạc của chúng ta chứa các tế bào hình nón nhạy cảm với ánh sáng đỏ, lục và lam và một mạng lưới thần kinh bắt đầu xử lý những gì chúng ta nhìn thấy ngay cả trước khi thông tin được truyền đến não của chúng ta”, Kai Wang, nhà nghiên cứu của Penn State cho biết.
Để đạt được điều này trong một thiết bị nhân tạo, các nhà khoa học đã tạo ra một dãy cảm biến mới từ các bộ tách sóng quang perovskite băng hẹp, bắt chước các tế bào hình nón của chúng ta và kết nối nó với một thuật toán mô phỏng thần kinh, bắt chước mạng thần kinh của chúng ta, để xử lý thông tin và tạo ra hình ảnh có độ trung thực cao.
Bộ tách sóng quang chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành tín hiệu điện và rất cần thiết cho máy ảnh và nhiều công nghệ quang học khác. Các nhà khoa học cho biết các bộ tách sóng quang băng hẹp có thể tập trung vào các phần riêng lẻ của quang phổ ánh sáng, chẳng hạn như màu đỏ, xanh lá cây và xanh lam tạo nên ánh sáng khả kiến.
Wang cho biết: “Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã tìm ra một cách mới để thiết kế vật liệu perovskite chỉ nhạy cảm với một bước sóng ánh sáng. “Chúng tôi đã tạo ra ba vật liệu perovskite khác nhau và chúng được thiết kế theo cách mà chúng chỉ có thể nhạy cảm với các màu đỏ, lục hoặc lam.”
Công nghệ mới có thể đại diện cho một cách xoay quanh việc sử dụng các bộ lọc được tìm thấy trong các máy ảnh hiện đại có độ phân giải thấp hơn và tăng chi phí cũng như độ phức tạp trong sản xuất. Vì các nhà nghiên cứu đã sử dụng vật liệu perovskite nên các thiết bị mới tạo ra năng lượng khi chúng hấp thụ ánh sáng, có khả năng mở ra cánh cửa cho công nghệ máy ảnh không dùng pin.
Luyao Zheng, nhà nghiên cứu tại Penn State, cho biết: “Cấu trúc thiết bị tương tự như pin mặt trời sử dụng ánh sáng để tạo ra điện năng. “Một khi bạn chiếu ánh sáng vào nó, nó sẽ tạo ra một dòng điện. Vì vậy, giống như mắt của chúng ta, chúng ta không cần sử dụng năng lượng để nắm bắt thông tin này từ ánh sáng.”
Nghiên cứu này có thể kích hoạt sự phát triển hơn nữa trong công nghệ sinh học võng mạc nhân tạo. Theo các nhà khoa học, các thiết bị dựa trên công nghệ này một ngày nào đó có thể thay thế các tế bào chết hoặc bị hư hỏng trong mắt để phục hồi thị lực.
Do thuật toán bắt chước mạng lưới thần kinh trong võng mạc của con người nên những phát hiện này có thể cung cấp những hiểu biết mới về tầm quan trọng của các mạng lưới thần kinh này đối với thị giác.
NSF đã hỗ trợ nghiên cứu thông qua các khoản tài trợ sau:
Tổng cục Khoa học và Kỹ thuật Máy tính và Thông tin 1718474; Văn phòng Khoa học và Kỹ thuật Quốc tế 1829573; Tổng cục Giáo dục STEM 1723687, 1821766, 2113839.
[ad_2]