Nature Communications|柔性自驱动仿生眼(离子凝胶/仿生眼/柔性电子)

2024年4月10日,黄维(Wei Huang)院士、南京工业大学刘举庆(Juqing Liu)教授和刘正东(Zhengdong Liu)副教授课题组,在《Nature Communications》上发布了一篇题为“A bionic self-driven retinomorphic eye with ionogel photosynaptic retina”的论文,罗旭(Xu Luo陈晨(Chen Chen何子熙( Zixi He为论文共同第一作者。论文内容如下:

一、 摘要

        仿生眼应该是自驱动的、可修复的,并且能够适应任意几何形状。这样的眼睛可以在不需要外部能量的情况下,实现广域检测和有效的视觉信号处理,同时通过用健康的光感受器替换功能失调的光感受器进行视觉恢复的视网膜移植。已经构建了各种各样的人工眼,包括半球形硅、钙钛矿和异质结构光感受器,但是创建具有移植适应性特征的零功耗视网膜形态系统仍然难以实现。通过将神经形态学原理与视网膜和离子弹性体工程相结合,作者展示了一种由离子凝胶异质结作为光感受器的自驱动半球形视网膜形态眼。光热电效应驱动的受体显示出宽带光检测(365到970 nm)、的视场(180°)和光突触(成对脉冲促进指数,153%)行为,用于生物的视觉学习。视网膜光感受器可移植并且任何复杂表面共形,从而实现了动态光学成像和运动追踪的视觉恢复。

二、背景介绍

        经过数百万年的进化,大多数生物眼睛具有呈曲形的光感受器阵列,具有宽带光感知、神经形态视觉和视网膜移植功能,使眼睛能够以超低功耗高效捕获和处理视觉信号。这些显著特征启发了人工眼睛的仿生设计,采用半球形结构和由硅、钙钛矿纳米线以及其他二维异质结构制成的视网膜光感受器。人造眼睛在供电的情况下具有宽视场(FOV)和高分辨率成像,通常需要与额外的计算硬件集成进行信号处理。这种近传感器计算架构包含独立的感知和处理单元,不可避免地会导致速度低效、冗余数据和高能耗。最近

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