Suunnan tunnistava valopikseli

Stanfordin insinöörit kehittävät pieniä valonilmaisimia, jotka toimivat kuten gekkon korvat

Rakentamalla nanolangoista valopikselin tavalla, joka jäljittelee gekkojen korvia, tutkijat ovat löytäneet keinon tunnistaa tulevan valon suunnan. Tälle tekniikalle voisi olla sovelluksia robotiikassa, valokuvauksessa ja lisätyssä todellisuudessa.

Gekkoilla ja monilla muilla eläimillä on liian pieni pää kolmiomittaamaan äänien sijaintia niin kuin ihmisillä. Sen sijaan niillä on pieni tunneli päänsä läpi, jossa tapahtuvien äänen heijastelujen ja kahden korvansa avulla ne selvittävät mistä suunnasta ääni on peräisin.

Stanfordin yliopiston tutkijat ovat keksineet kehitellä samanlaista järjestelmää tulevan valon kulman havaitsemiseksi. Tällainen järjestelmä voisi antaa yksittäisten kooltaan alle aallonpituisten pikselien havaita, mistä suunnasta ja millä intensiteetillä valo tulee.

"Valokuvakameran pienen pikselin tekeminen sellaiseksi, että se tietäisi valon tulosuunnan, on vaikeaa, koska ihanteelliset pikselit ovat hyvin pieniä - näinä päivinä noin 1/100 osa hiuksista", toteaa professori Mark Brongersma.

Tyypillisesti valon suunta määritellään linssillä. Mutta ne ovat monesti suuria. Tarkempi valon havaitseminen voisi tukea linssittömiä kameroita, lisättyä todellisuutta ja robottinäköä, joka on tärkeää itsenäisille autoille.

Jos ääni tulee jostain kulmasta gekkoon korvatunnelin yksi korvarumpu tavallaan varastaa jonkin verran ääniaallon energiaa, joka muutoin tunneloituu toiselle. Tämä johtopäätös auttaa gekkoa - ja noin 15 000 muuta eläinlajia, joilla on samanlainen tunneli - ymmärtämään, mistä ääni tulee.

Tutkijat jäljittelevät tätä rakennetta alle aallonpituisessa valonilmaisimessaan käyttämällä kahta piinanolankaa - kukin noin 100 nanometriä läpimitaltaan - vierekkäin, kuten gekkon korvarummut.

Ne sijoitetaan niin lähelle toisiaan, että kun valoaalto tulee jostain kulmasta, lähinnä valolähdettä oleva lanka interferoi aaltoja, jotka osuvat naapurilankaan pohjimmiltaan varjostaen sitä. Siten ensimmäinen lanka lähettää voimakkaamman valovirran. Vertaamalla virtaa molemmissa langoissa voidaan laskea tulevan valoaallon kulma.

Aiheesta aiemmin:

Pieniä luonnonihmeitä it- ja sähkömiehille