Các nhà khoa học Trung Quốc – Hồng Kông chế tạo thành công mắt Bionic

Các nhà khoa học từ nhiều trường đại học của Trung Quốc và Hồng Kông đã hợp tác và phát triển thành công thiết bị mắt Bionic có thể cảm nhận màu sắc trực tiếp mà không cần qua bộ lọc màu nào. Kết quả cho ra hình ảnh với độ phân giải và màu sắc tương đối cao. Hứa hẹn mở ra tiềm năng cho công nghệ robot với giác quan giống sinh vật, cũng như cho các thiết bị với giao diện người-máy trong tương lai gần.

Điểm nổi bật của công nghệ này:

• Tầm nhìn với màu sắc tự nhiên: Không cần sử dụng bộ lọc màu truyền thống, mắt bionic này có thể nhận biết màu sắc dựa trên một cơ chế tương tự như mắt người.
• Khả năng thích ứng: Mắt có thể tự điều chỉnh tiêu cự và lượng ánh sáng vào mắt, giống như mắt người khi chúng ta nhìn gần hoặc xa, hoặc trong điều kiện ánh sáng khác nhau.
• Tiền xử lý thông tin: Mắt bionic không chỉ thu thập hình ảnh mà còn có khả năng xử lý sơ bộ thông tin hình ảnh ngay tại võng mạc, tương tự như cách não bộ chúng ta làm.

Nguyên lý hoạt động:

• Võng mạc nhân tạo: Thay vì sử dụng các cảm biến hình ảnh truyền thống, các nhà khoa học đã phát triển một loại võng mạc nhân tạo sử dụng các vật liệu nano đặc biệt. Những vật liệu này có khả năng phản ứng với ánh sáng màu khác nhau, tạo ra các tín hiệu điện tương ứng.
• Cơ chế nhận biết màu sắc: Mỗi pixel trên võng mạc nhân tạo có thể phản ứng khác nhau với các màu sắc khác nhau, nhờ đó mà mắt bionic có thể phân biệt được màu sắc.
• Khả năng thích ứng: Mắt bionic được trang bị một thấu kính có thể điều chỉnh tiêu cự và một màng chắn có thể thay đổi kích thước, giống như con ngươi của mắt người.

Ứng dụng tiềm năng:

• Robot: Cung cấp cho robot khả năng nhìn thấy màu sắc và điều chỉnh tầm nhìn tốt hơn.
• Máy ảnh: Tạo ra các loại máy ảnh mới với nhiều tính năng ưu việt.
• Y học: Có thể được sử dụng để phát triển các thiết bị hỗ trợ thị giác cho người bị mất thị lực.

Công nghệ mắt bionic này là một bước tiến lớn trong việc mô phỏng các chức năng phức tạp của mắt người. Nó mở ra nhiều khả năng ứng dụng trong tương lai, từ việc tạo ra các robot thông minh hơn đến việc phát triển các giải pháp y tế mới.

Quá trình chế tạo mắt Bionic

Chuẩn bị đế nhôm anod hóa xốp dạng bán cầu (PAM) đứng tự do với cụm nano Pb

1. Chuẩn bị đế nhôm bán cầu: Tấm nhôm dày 0,5 mm được biến dạng thành hình bán cầu.
2. Anod hóa:
   • Tạo lớp PAM bằng cách anod hóa tấm nhôm trong dung dịch axit oxalic, với điện áp tăng dần đến 120V và giữ trong 1 giờ.
   • Sau đó, lớp anod hóa đầu tiên được khắc bằng dung dịch axit photphoric và CrO3 ở 98°C trong 1 giờ.
3. Lắng đọng cụm nano Pb:
   • Cụm nano Pb được lắng đọng ở đáy các kênh PAM qua quá trình làm mỏng rào cản và lắng đọng điện hóa.
4. Tách PAM khỏi đế nhôm: Dùng dung dịch FeCl3 để tách lớp PAM cùng cụm nano Pb ra khỏi đế nhôm.

Lắng đọng lớp vận chuyển lỗ NiO

1. Chuẩn bị NiO:
   • Lớp NiO dày 5 nm được lắng đọng lên thành kênh PAM bằng phương pháp ADAM.
   • Quá trình lắng đọng ở 250°C với 50 chu kỳ.
2. Ủ:
   • PAM được ủ ở 400°C trong 1 giờ trong môi trường khí Argon tinh khiết.

Tăng trưởng mảng dây nano CsPbI3

1. Chuẩn bị nguồn:
   • Trộn CsI và PbI2 theo tỷ lệ 3:1 và nung ở 450°C trong khí Argon.
2. Quá trình CVD:
   • Tiến hành trong môi trường chân không ở 450°C với phản ứng ở 370°C trong 3 giờ.

Lắng đọng lớp vận chuyển điện tử SnO2

1. Chuẩn bị SnO2:
   • Lớp SnO2 dày 5 nm được lắng đọng bằng phương pháp ALD.
   • Quá trình lắng đọng ở 250°C với 50 chu kỳ.
2. Ủ:
   • Ủ lớp SnO2 trong môi trường chân không ở 300°C trong 1 giờ.
3. Phay ion:
   • Sử dụng chùm ion Argon để loại bỏ lớp SnO2 và NiO bề mặt.

Lắng đọng điện cực Au

1. Lắng đọng Au:
   • Lớp Au dày 50 nm được lắng đọng bằng phương pháp bay hơi nhiệt với tốc độ 1 nm/s.

Căn chỉnh mảng điện cực dây Ni bằng từ trường

1. Chuẩn bị điện cực:
   • Điện cực là dây Ni với đường kính 0,1 mm và chiều dài 2 cm, đầu dây có phủ bột bạc để cải thiện tiếp xúc điện.
2. Căn chỉnh từ trường:
   • Sử dụng nam châm vĩnh cửu và bóng sắt để căn chỉnh từ trường, giúp dây Ni đứng thẳng trên võng mạc.
3. Lắp ráp:
   • Lắp ráp 253 điện cực dây Ni trên võng mạc bán cầu và cố định bằng epoxy tia cực tím.

Lắp ráp mắt bionic hình cầu

1. Lớp điện cực chung:
   • ITO dày 200 nm được phủ lên tấm kính lõm làm điện cực chung phía trước.
2. Đóng gói:
   • Võng mạc bán cầu với mảng dây Ni được đóng gói trên miếng đệm sau khi bơm chất lỏng ion vào giữa.
3. Kết nối:
   • Kết nối điện cực dây Ni với bảng mạch PCB bằng dây đồng dài hơn và bọc ống nhựa để tránh tiếp xúc với các điện cực khác.

Cảm biến hình ảnh và đo synap

1. Xung ánh sáng:
   • Tạo ra bởi laser và các mẫu quang học từ máy chiếu.
2. Đo dòng quang:
   • Sử dụng thiết bị đo nguồn Keithley 2450.

Chế tạo mống mắt điện tử

1. Mống mắt LC:
   • Tạo mống mắt LC có thể điều chỉnh với khẩu độ từ 0,5 mm đến 10 mm.
2. Điện cực ITO:
   • Sử dụng điện cực ITO có hoa văn và điện cực ITO thông thường ở hai bên của LC.
3. Căn chỉnh phân tử LC:
   • Điều chỉnh phân tử LC theo chiều dọc và điều khiển bằng điện trường.

Chế tạo thấu kính tinh thể nhân tạo

1. Chuẩn bị chất nền thủy tinh:
   • Phủ SD1 lên chất nền thủy tinh sau khi tiếp xúc với ozone UV và nung để bay hơi dung môi.
2. Lắp ráp chất nền:
   • Lắp ráp hai chất nền với độ dày tế bào 3 μm và đổ đầy LC.