Đôi mắt của con người và các động vật có vú khác hoạt động nhờ các tế bào thụ cảm ánh sáng - tế bào hình que và tế bào hình nón trong võng mạc, chúng hấp thụ các photon và gửi tín hiệu điện đến não. Đối với nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu tại KAUST đã bắt chước quá trình đó trong một thiết bị nhân tạo.

Thành phần quan trọng là perovskite, một vật liệu hấp thụ ánh sáng rất hiệu quả, và nó đang nổi lên như một chất tiên phong trong thế hệ tiếp theo của pin mặt trời. Trong trường hợp này, nhóm nghiên cứu đã khai thác khả năng hấp thụ ánh sáng đó để tạo ra một cảm biến thay thế.

Các tinh thể nano perovskite được nhúng vào một polyme, sau đó lớp đó được kẹp giữa hai điện cực gồm nhôm ở phía dưới và oxit thiếc indium ở trên cùng. Điện cực phía trên này được khắc để cho ánh sáng xuyên qua lớp perovskite, tạo ra một dãy các tế bào cảm quang. Chúng được làm trên nền polyimide cho phép thiết bị uốn cong thành bất kỳ hình dạng nào cần thiết, chẳng hạn như võng mạc của con người.

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một loại võng mạc nhân tạo mới dựa trên perovskite.

Để xử lý đầu vào ánh sáng, mảng cảm biến quang này được gắn vào cảm biến CMOS và mạng nơ-ron với 100 nơ-ron đầu ra. Trong thử nghiệm với mảng 4 x 4, thiết bị được chiếu sáng bằng đèn LED với nhiều màu sắc khác nhau và người ta thấy rằng phản ứng quang học rất giống với phản ứng của mắt người, với hệ thống đặc biệt nhạy cảm với ánh sáng xanh lục. Trong các thử nghiệm khác, hệ thống thậm chí có thể nhận dạng các số viết tay với độ chính xác là 72%. Nó cũng rất ổn định, không có thay đổi về phản ứng với ánh sáng sau 129 tuần.

Tuy nhiên, võng mạc nhân tạo này không có khả năng dành cho người được cấy ghép như một số loại khác. Nhóm nghiên cứu cho rằng với sự phát triển hơn nữa, thiết bị này sẽ được sử dụng để tạo ra các hệ thống thị giác tiên tiến hơn cho máy ảnh và robot.

"Mục tiêu cuối cùng của nghiên cứu trong lĩnh vực này là phát triển các cảm biến thị giác thần kinh hiệu quả để xây dựng các camera hiệu quả cho các ứng dụng thị giác máy tính", Khaled Nabil Salama, tác giả của nghiên cứu cho biết. 

Các hệ thống hiện tại sử dụng bộ tách sóng quang cần năng lượng cho hoạt động của chúng và do đó tiêu thụ rất nhiều năng lượng, ngay cả khi ở chế độ chờ. Ngược lại, bộ cảm biến quang được đề xuất là thiết bị điện dung không tiêu thụ năng lượng tĩnh cho hoạt động của chúng.

Hà My