Человеческий глаз, с его полусферической сетчаткой, имеет более оригинальную оптическую схему, чем, скажем, датчики плоского изображения в камерах: купольная форма сетчатки естественным образом уменьшает распространение света, прошедшего через линзу, тем самым обостряя фокус. Повторить полусферическую форму сетчатки при разработке искусственного глаза не удавалось до недавнего времени. В Nature вышла публикация об инновационной, вогнуто-полусферической сетчатке, состоящей из массива наноразмерных световых датчиков (фотосенсоров), которые имитируют фоторецепторы в сетчатке глаза человека.
Основным компонентом этого искусственного биомиметического глаза является высокоплотный массив фотосенсоров, выполняющий функции сетчатки. Биомиметические наноматериалы или биомиметики — это искусственные наноматериалы, имитирующие свойства биоматериалов или созданные на основе принципов, реализованных в живой природе.
Конструкция этого глаза поразительна и во многом имитирует человеческий.
Тонкие гибкие провода из галлий–индиевого сплава, запечатанные в мягкие полимерные трубки, передают сигналы от наноразмерных фотодатчиков на внешнюю систему обработки сигналов. Эти провода имитируют нервные волокна, соединяющие человеческий глаз с мозгом. Искусственная сетчатка удерживается на месте с помощью гнезда, изготовленного из силиконового полимера.
Поражает тот факт, что, например, по времени отклика на воздействие света и возврата к неактивному состоянию фотосенсоры искусственного глаза превосходят человеческие фоторецепторы. Так, фотосенсорам искусственного глаза на фиксацию света, передачу сигнала и возврат к исходному состоянию требует до 43,1 мс, в том время как фоторецепторам человеческого глаза на это требуется от 40 до 150 мс. Но, пожалуй, самым впечатляющим является высокое разрешение изображения, полученное искусственной сетчаткой глаза, что является результатом высокой плотности массива фотосенсоров, которая достигает 4,6×10⁸ кв.см, что намного больше, чем у фоторецепторов в сетчатке глаза человека (около 10⁷ кв.см). Сигнал от каждого фотосенсора может быть получен индивидуально, но пиксели в текущем устройстве формируются из групп по 3-4 фотосенсора. Такими темпами нам не далеко до настоящего киберпанка.
Общая производительность искусственного глаза представляет собой огромный скачок вперед для подобных устройств, но впереди еще очень много работы. Необходимо разрабатывать гораздо более дешевые высокопроизводительные методы изготовления, значительно увеличивать матрицу фотосенсоров, которая сейчас составляет всего 10×10 пикселей, с примерно 200-мкм зазорами между ними. Помимо этого потребуется улучшить разрешение и масштаб сетчатки, уменьшить диаметр галлий–индиевых проводов с 700 до нескольких микрометров. Ну и конечно, потребуется много испытаний. Так или иначе, данная разработка является огромным скачком вперед, а название и логотип канала подходят, как никогда, для ее освещения.
