Sirkkakatkaravut mallina konenäölle

Keinotekoiset näköjärjestelmät (AVS), jotka mukautuvat monimutkaisiin ympäristöihin ja täyttävät usean tehtävän valon havaitsemisen, ovat tulleet yhä halutummiksi kasvojentunnistuksessa, autonomisissa ajoneuvoissa ja visuaalisissa proteeseissa.

Tämän tekniikan huippuluokan laitteet eivät kuitenkaan ole yhtä hienoja kuin niiden biologiset prototyypit rakenteen yksinkertaisuuden, itsesäätelyn ja monitoimintojen suhteen.

Esimerkiksi valosovituslaitteet ja neuromorfiset fototransistorit on suunniteltu joko kehittyneillä monikerroksisilla tai integroiduilla ilmaisimilla ja prosessoreilla, mikä lisää valmistuskustannuksia ja -vaikeutta. Siten on kriittinen haaste tiivistää useita toimintoja all-in-one -soluun.

Sirkkakatkarapujen visuaaliset järjestelmät on varustettu 16 valoreseptorilla, jotka suorittavat useita värintunnistuksen, mukautuvan näön ja ympyräpolarisoidun valon (CPL) havaitsemisen tehtäviä. Nämä toiminnot ovat erikseen mahdollisia pankromaattisten absorboivien materiaalien, ympyräpolarisoituneiden molekyylikokoonpanojen tai kiraalisten yhdisteiden ja fotoadaptatiivisten laitteiden avulla.

Tätä kautta syntyy vahva teoreettinen ja käytännöllinen arvo kehittää bioinspiroitua laitteistoa, joka mahdollistaa värintunnistuksen rinnakkaiskäsittelyn, viritettävän mukautuksen, CPL-havainnon ja usean tilan lukemisen.

Nanoklusterit ovat tarkkoja metalliatomeja, joita koordinoivat vaihtoehtoiset suojaavat ligandit, ja tämä ainutlaatuinen rakenne mahdollistaa säädettävissä olevat fysikaaliset ominaisuudet, kuten erilliset energiatasot ja mittavat kaistanvälit, jotka johtuvat kvanttikokovaikutuksista. Lisäksi nanoklustereilla on erinomainen fotoni-elektronikonversio, joten ne ovat edullisia keinotekoisten fotoreseptoreiden rakentamisessa.

Tässä, sirkkakatkarapujen inspiroimana, Kiinan tiedeakatemian tutkijat esittelevät keinotekoisen nanoklusterin valoreseptorien (ACP) -ryhmän, joka perustuu kiraalisten nanoklustereiden ja orgaanisten puolijohteiden muodostamaan heterorakenteeseen. Nanoklusterit on upotettu anturin valoventtiilin varauksen säilöksi, mikä mahdollistaa tulevien fotonien aallonpituuden ja intensiteetin dekoodauksen.

Lisäksi hyödyntämällä nanoklusterien kiraalisuutta, ACP havaitsee ympyräpolarisaatioinformaatiota. Näin ollen ACP yhdistää värinäön, valosopeutuksen ja ympyräpolarisaationäön, mikä avaa mahdollisuuksia rakenteellisesti yksinkertaistetuille all-in-one AVS:ille.

Eli tiimi on kehittänyt nanoklustereita, jotka yhdistävät värinäön, valosopeutumisen ja ympyräpolarisaationäön yhdeksi valoilmaisinjärjestelmäksi.

Aiheesta aiemmin:

Konenäköä mikroroboteille

Parempaa näkökykyä roboteille

Konenäölle nyt myös konesilmät