Investigadores toman medidas para desarrollar ‘ojo eléctrico’ – ScienceDaily

Investigadores toman medidas para desarrollar ‘ojo eléctrico’ – ScienceDaily


Investigadores de la Universidad Estatal de Georgia han desarrollado con éxito un nuevo tipo de dispositivo de visión artificial que incorpora una nueva arquitectura de pila vertical, lo que permite una mayor profundidad de detección de color y escalabilidad a micronivel. La nueva investigación se publica en la revista principal ACS nano.

«Este trabajo es el primer paso hacia nuestro objetivo final: desarrollar una cámara a microescala para microrobots», dice el profesor asistente de física Sidong Lei, quien dirigió la investigación. «Ilustramos el principio fundamental y la viabilidad de diseñar este nuevo tipo de sensor de imagen con énfasis en la miniaturización».

El equipo de Lei pudo sentar las bases para el dispositivo biomimético de visión artificial, que utiliza métodos sintéticos para imitar procesos bioquímicos utilizando nanotecnología.

“Se sabe que más del 80 por ciento de la información en investigación, industria, medicina y nuestra vida diaria se capta a través de la vista”, dice. «El propósito final de nuestra investigación es desarrollar una cámara a microescala para microrobots que puedan penetrar espacios reducidos inaccesibles por los medios actuales y abrir nuevos horizontes en diagnósticos médicos, investigación ambiental, fabricación, arqueología y más».

Este «ojo eléctrico» biomimético mejora el reconocimiento del color, la función visual más crítica que se pasa por alto en la investigación actual debido a la dificultad de miniaturizar los dispositivos sensores de color predominantes. Los sensores de color convencionales suelen utilizar un diseño de canal de detección de color lateral y ocupan mucho espacio y ofrecen una detección de color menos precisa.

Los investigadores desarrollaron la técnica de apilamiento única, que ofrece un enfoque novedoso para el diseño de hardware. Él dice que la estructura del sensor de color vertical basado en semiconductores de van der Waals proporciona una capacidad de detección de color precisa, lo que puede simplificar el diseño del sistema de lentes ópticos para reducir la escala de los sistemas de visión artificial.

Ningxin Li, estudiante de posgrado en Dr. El estudio de materiales funcionales de Lei, que formó parte del equipo de investigación, dice que los recientes avances en tecnología están haciendo posible el nuevo diseño.

«La nueva funcionalidad que se logrará en nuestra arquitectura de sensor de imagen depende del rápido avance de los semiconductores de van der Waals en los últimos años”, dice Li. «En comparación con los semiconductores tradicionales como el silicio, podemos ver la estructura de la banda, el grosor y la controlar con precisión otros parámetros críticos del material de van der Waals para capturar los colores rojo, verde y azul”.

El sensor de color vertical potenciado por semiconductores de van der Waals (vdW-Ss) representa una nueva clase de materiales en los que las capas atómicas individuales están conectadas por fuerzas débiles de van der Waals. Forman una de las plataformas más destacadas para el descubrimiento de nueva física y el desarrollo de dispositivos de próxima generación.

“La flexibilidad mecánica ultradelgada y la estabilidad química de estos nuevos materiales semiconductores nos permiten apilarlos en cualquier orden. Así que en realidad estamos introduciendo una estrategia de integración tridimensional en contraste con el diseño de microelectrónica planar actual. La mayor densidad de integración es la razón principal por la que la arquitectura de nuestro dispositivo puede acelerar la reducción de escala de la cámara», dice Li.

La tecnología está pendiente de patente en la Oficina de Transferencia y Comercialización de Tecnología (OTTC) del Estado de Georgia. OTTC anticipa que este nuevo diseño será de gran interés para ciertos socios de la industria. «Esta tecnología tiene el potencial de superar algunos de los mayores inconvenientes de los sensores actuales», dice el director de OTTC, Cliff Michaels. «A medida que avance la nanotecnología y los dispositivos se vuelvan más compactos, estos sensores de color más pequeños y altamente sensibles serán increíblemente útiles».

Los investigadores creen que el descubrimiento podría incluso producir avances para algún día ayudar a las personas con discapacidad visual.

«Esta tecnología es crucial para el desarrollo de ojos electrónicos biomiméticos y también de otras prótesis neuromórficas –dice Li–. Las funciones de reconocimiento de color e imagen de alta calidad pueden abrir nuevas posibilidades de percepción de objetos de color para las personas con discapacidad visual en el futuro».

Lei dice que su equipo continuará impulsando estas tecnologías avanzadas utilizando lo que han aprendido de este descubrimiento.

“Este es un gran paso adelante, pero aún enfrentamos desafíos científicos y técnicos, como la integración a escala de obleas. Los sensores de imagen comerciales pueden integrar millones de píxeles para proporcionar imágenes de alta resolución, pero esto aún no se ha implementado en nuestro prototipo”, dice. «Esta integración a gran escala de los dispositivos semiconductores de van der Waals es actualmente un desafío crítico que debe abordar toda la comunidad de investigación. Nuestro equipo, junto con nuestros colaboradores de todo el país, se centra en ello».

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