Die Harvard-Ingenieure sind der Herstellung eines wirklich funktionierenden künstlichen Auges erheblich näher gekommen, mit dem Potenzial, denjenigen zu helfen, die falsche Augen benötigen, um wieder sehen zu können.
Ein Team der John A. Paulson School für Ingenieurwissenschaften und angewandte Wissenschaften SEAS hat ein neues Metall entwickelt, das Fokus, Astigmatismus und Bildverschiebung steuern kann. Die Technologie lässt sich von der Art und Weise inspirieren, wie sich das menschliche Auge in Echtzeit auf natürliche Weise anpasst.
"Diese Forschung kombiniert Durchbrüche in der künstlichen Muskeltechnologie mit der Metallentechnologie, um ein abstimmbares Metall zu schaffen, das seinen Fokus in Echtzeit ändern kann, genau wie das menschliche Auge." sagte Alan She Doktorand an der SEAS und Erstautor der Arbeit. "Wir gehen noch einen Schritt weiter, um die Fähigkeit zur dynamischen Korrektur von Aberrationen wie Astigmatismus und Bildverschiebung aufzubauen, die das menschliche Auge natürlich nicht kann."
Obwohl diese Technologie möglicherweise noch nicht in falschen Augen ist, stellten die Forscher fest, dass die Linse problemlos auf andere Technologien angewendet werden kann.
"Dies zeigt die Machbarkeit von eingebettetem optischem Zoom und Autofokus für eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich Handykameras, Brillen sowie Hardware für virtuelle und erweiterte Realität", sagte Federico Capasso, Robert L. Wallace-Professor für Angewandte Physik und Vinton Hayes Senior ResearchFellow in Electrical Engineering bei SEAS und leitender Autor des Papiers: "Es zeigt auch die Möglichkeit zukünftiger optischer Mikroskope, die vollständig elektronisch arbeiten und viele Aberrationen gleichzeitig korrigieren können."
Frühere Versionen der Metalle hatten ungefähr die Größe eines einzelnen Glitzerstücks. Das Team musste das Licht durch dicht gewebte Nanostrukturen fokussieren.
"Weil die Nanostrukturen so klein sind, ist die Informationsdichte in jeder Linse unglaublich hoch", sagte sie. "Wenn Sie von einer Linse mit einer Größe von 100 Mikron zu einer Linse mit einer Größe von einem Zentimeter wechseln, haben Sie die erforderlichen Informationen erhöhtBeschreiben Sie das Objektiv mit zehntausend. Wann immer wir versuchten, das Objektiv zu vergrößern, stieg die Dateigröße des Designs allein auf Gigabyte oder sogar Terabyte. "
Anschließend erstellten sie einen Algorithmus, um die Größe der Metalle weiter zu verkleinern, um die Technologie in andere Schaltkreise zu integrieren. Danach mussten die Forscher die Linse wieder skalieren, um sie an einen künstlichen Muskel zu kleben und ihre Fähigkeit zu testenum Licht zu fokussieren. Sie verwendeten ein dünnes Elastomer, durch das Licht ohne große Streuung hindurchtreten konnte.
"Elastomere unterscheiden sich in fast jeder Hinsicht von Halbleitern so sehr, dass die Herausforderung darin bestand, ihre Eigenschaften zu verbinden, um ein neuartiges multifunktionales Gerät zu schaffen, und insbesondere eine Herstellungsroute zu entwickeln", sagte Professor David Clarke. "Als jemandWer Mitte der 1960er Jahre an einem der ersten Rasterelektronenmikroskope REM gearbeitet hat, ist es berauschend, Teil der Entwicklung eines optischen Mikroskops mit den Fähigkeiten eines REM wie der Echtzeit-Aberrationskontrolle zu sein. "
Das Elastomer streckt und positioniert die Nanopillen der Linse neu, um sie zu verschieben. Die Linse kann gleichzeitig fokussieren und eine Bildverschiebung durchführen.
"Alle optischen Systeme mit mehreren Komponenten - von Kameras über Mikroskope bis hin zu Teleskopen - weisen je nach Bauart und aktueller Umgebung leichte Fehlausrichtungen oder mechanische Beanspruchungen ihrer Komponenten auf, die immer geringe Astigmatismus verursachenandere Aberrationen, die durch ein adaptives optisches Element korrigiert werden könnten ", sagte sie." Da die adaptiven Metalle flach sind, können Sie diese Aberrationen korrigieren und verschiedene optische Fähigkeiten in eine einzige Steuerebene integrieren. "
Die Forscher möchten die Technologie effizienter machen, indem sie den Energieverbrauch für ihre Steuerung reduzieren und gleichzeitig ihre Funktionalität sicherstellen.
Via : Harvard SEAS , Science Daily