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香港科技大學用納米傳感器制成世界首個3D人工眼球?究竟是什么黑科技?

2020-05-25 11:09
楓中漫步人
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近日,香港科技大學范智勇教授在《Nature》雜志上發表了一篇論文,設計出世界首個3D人工眼球,預計可以在五年之內讓全世界上百萬人重獲光明。這個世界首個3D人工眼球究竟是如何做到生物眼的功能的呢?

人工眼球的成相關鍵是人工視網膜的制作。人類的生物眼能夠看清物體是源于視網膜視場寬、分辨率高和對光的高敏感性,每平方厘米有1000 萬個感光細胞。而要人工制作一個可以和人類生物眼的視網膜媲美的人工視網膜,需要用微加工工藝把大量的納米傳感器集成到一個基板上,而且要把這種平面剛性基板彎曲成曲面。但如果按照以前的工藝,需要預留折疊所需的空間,因此將大大限制基板上納米傳感器的密度,就無法實現和人類生物眼視網膜一樣高的分辨率。

對于這個難點,香港科技大學范智勇教授提出了一種新的方案:在半球形的氧化鋁上集成緊密排布的鈣鈦礦光敏納米傳感器。這種鈣鈦礦是很具有潛力的太陽能電池材料。并且他提出用由液態金屬制成的傳導線將人工視網膜上的光血信號傳導出來。通過這種新工藝制作的人工視網膜,其納米傳感器密度可以達到4.6×10^8cm^2,高于人類生物眼的視網膜上感光細胞密度10^7cm^2。

不過,這個世界首個3D人工眼球也并非沒有缺陷。除了生產成本比較高,很難大規模使用之外,上面集成的納米光電傳感器像素還比較低,每個納米光電傳感器的像素只有100,其光檢測區域只有 2mm。同時,目前在人工視網膜上使用的液態金屬信號傳導線的直徑約為700微米,因此只能實現每3-4個傳感器連接一根液態金屬導線,但理想狀態下液態金屬導線的直徑應該與納米線的直徑(約幾微米)相當,這樣才能做到每個傳感器連接一根導線,實現更高的分辨率。因此,如何減少液態金屬線的直徑未來3D人工眼球成相質量提升的最大瓶頸。

雖然世界首個3D人工眼球還要不完美的地方需要改進,但這項技術將是一個重大突破。該人工眼球已經進入動物實驗和臨床試驗,預計五年內就可以投入使用。

聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權或其他問題,請聯系舉報。

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