Owady inspiracją do budowy sztucznego oka

Owady inspiracją do budowy sztucznego oka

Amerykańskim naukowcom udało się stworzyć pierwsze sztuczne oko przy wykorzystaniu trójwymiarowych struktur polimerowych. Oko to wykorzystujące pojedyncze soczewki ma kształt kopuły i jest podobne pod względem struktury do oka jakie posiadają owady.

Sztuczne oko zostało zbudowane przez badacza w Uniwersytetu Kalifornijskiego – Luke’a Lee. Elementarna część oka składa się ze specjalnych mikrosoczewek polimerowych, polimerowego stożka nakierowującego światło oraz komponentu regulującego długość fal. Wszystkie te elementy zbierają i kierują promienie światła na czujnik optoelektryczny, zdolny do rozpoznawania obrazów. W przyszłości, zakładając udoskonalenie możliwości takiego oka, mogłyby one być wykorzystywane w medycynie, procesach monitoringu, przemyśle i wojsku.

W świecie zwierząt występują dwa główne typy oczu: oczy, których zasada działania przypomina kamerę – wykorzystują one pojedyncze soczewki do skupiania obrazów na siatkówce, oraz oczy złożone, które są wyposażone w wiele soczewek. Ludzie, ptaki i wiele innych gatunków posiadają oczy podobne do kamery, podczas gdy owady posiadają oczy złożone, zapewniające widok panoramiczny. Wszystko to dzięki działaniu poszczególnych elementów składowych, dostarczających fragmentów obrazu, które błyskawicznie są “składane”, tworząc większy, ogólny obraz.

Naukowcy próbowali stworzyć niemechaniczne sztuczne oko od dziesięcioleci. Możliwe stało się to jednak dopiero niedawno, a to dzięki nowym technologiom przetwarzania polimerów, które pozwalają budować trójwymiarowe, elastyczne struktury. Struktury takie są podobne do naturalnie występujących kształtów soczewek prawdziwych oczu.

Dwa lata temu Lee użył regulowanych membran z elastomeru, po to aby zintegrować układ optoelektroniczny z oczami działającymi na zasadzie kamery. Obecnie naukowcy skupili się na budowie oka złożonego i w trakcie projektu wykorzystali proces zwany „szablonowaniem”, w trakcie którego tworzone są tysiące miniaturowych sześciokątnych soczewek o wielkości rzędu mikronów. Materiałem użytym do tego procesu była fotoczuła żywica polimerowa. Każdy ze sztucznych komponentów jest połączony do elementu w kształcie rury, który nakierowuje fale światła, kierując je na siatkę fotoczujników, która buduje obraz danego przedmiotu.

Soczewki są tak uporządkowane, że tworzą strukturę kopuły, dzięki czemu mogą „widzieć” we wszystkich kierunkach. Ta konfiguracja dostarcza szerokie pole widzenia, tak jak ma to miejsce w prawdziwych oczach insektów. Dodatkowo struktura ta pomaga przechwytywać i kierować światło siatkę fotoczułą.

Oczy takie mogłyby być użyte do budowy zaawansowanych kamer, urządzeń nawigacyjnych w pojazdach bezzałogowych, a może nawet w syntetycznych implantach siatkówek. Inne potencjalne zastosowanie to urządzenia szpiegowskie o kącie widzenia 360 stopni. Zminiaturyzowane wersje takich sztucznych oczu po połknięciu mogłyby być użyte do inspekcji układu trawiennego.

(lz)