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《自然》:媲美人眼的仿生眼球!香港科技大学科学家利用新材料制作出外形和功能均接近真正人眼的仿生眼球丨科学大发现
来源:奇点网 2022-11-02 175
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    b:人眼球结构,从左至右依次为晶状体、玻璃体、视网膜和神经纤维,c:视网膜局部放大图,包含视神经、神经元和感光细胞(photoreceptors)

    这次,研究人员打破了这个限制。他们使用可弯曲的三氧化二铝制作了视网膜,也就是眼球的后半部分球形,前半部分球形用的是衬有钨膜的铝,然后用离子液体模仿人眼球中的玻璃体。

    人眼球视网膜穹顶的部分布满了感光细胞,感光细胞接收到的光信号会通过和眼球相连的神经纤维,传递到大脑。

    研究人员在铝制视网膜的孔隙中嵌入了纳米材料传感器,传感器由感光材料钙钛矿制成,这种材料目前主要的研究方向是用于新型太阳能电池。有了“感光细胞”,还需要神经纤维,他们将液态金属,共晶镓-铟合金密封在柔软的橡胶管中,制成外径仅有700微米的一根根的神经纤维。

    最后,研究人员还用硅酮聚合物制作了一个“插座”,把人造视网膜固定住,保证“人造感光细胞”和“人造神经纤维”能对齐不跑偏。

    仿生眼球结构

    人造眼球的架子搭好了,但只有形似是不够的,功能如果能够达到和人的眼球差不多的水平才是成功地“仿生”。

    人眼有非常广泛的视觉感知,大约有155°,这一点想必大家在生活中也能感觉到,我们即使不转头,视线较偏的部分用余光也能扫到,而普通的平面成像传感器的视野只有70°。这次新的仿生眼球因为结构和人眼球已经比较接近了,所以也有100°左右的视野,相比平面成像有了很大的进步。

    虽然视野范围稍微逊色,但仿生眼球也有不逊于,甚至强于人眼球的方面。

    例如,仿生眼球对光强度的感知范围很宽,从每平方厘米0.3微瓦到50毫瓦不等,在光强度最低的时候,眼球中每个模仿感光细胞的纳米传感器,平均每秒可以检测到86个光子,与人视网膜感光细胞的灵敏度相当,保证了仿生眼球能够像人眼一样在昏暗的光线条件下清楚地视物。

    本文作者 | 应雨妍

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