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香港科技大学用纳米传感器制成世界首个3D人工眼球?究竟是什么黑科技?

2020-05-25 11:09
枫中漫步人
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近日,香港科技大学范智勇教授在《Nature》杂志上发表了一篇论文,设计出世界首个3D人工眼球,预计可以在五年之内让全世界上百万人重获光明。这个世界首个3D人工眼球究竟是如何做到生物眼的功能的呢?

人工眼球的成相关键是人工视网膜的制作。人类的生物眼能够看清物体是源于视网膜视场宽、分辨率高和对光的高敏感性,每平方厘米有1000 万个感光细胞。而要人工制作一个可以和人类生物眼的视网膜媲美的人工视网膜,需要用微加工工艺把大量的纳米传感器集成到一个基板上,而且要把这种平面刚性基板弯曲成曲面。但如果按照以前的工艺,需要预留折叠所需的空间,因此将大大限制基板上纳米传感器的密度,就无法实现和人类生物眼视网膜一样高的分辨率。

对于这个难点,香港科技大学范智勇教授提出了一种新的方案:在半球形的氧化铝上集成紧密排布的钙钛矿光敏纳米传感器。这种钙钛矿是很具有潜力的太阳能电池材料。并且他提出用由液态金属制成的传导线将人工视网膜上的光血信号传导出来。通过这种新工艺制作的人工视网膜,其纳米传感器密度可以达到4.6×10^8cm^2,高于人类生物眼的视网膜上感光细胞密度10^7cm^2。

不过,这个世界首个3D人工眼球也并非没有缺陷。除了生产成本比较高,很难大规模使用之外,上面集成的纳米光电传感器像素还比较低,每个纳米光电传感器的像素只有100,其光检测区域只有 2mm。同时,目前在人工视网膜上使用的液态金属信号传导线的直径约为700微米,因此只能实现每3-4个传感器连接一根液态金属导线,但理想状态下液态金属导线的直径应该与纳米线的直径(约几微米)相当,这样才能做到每个传感器连接一根导线,实现更高的分辨率。因此,如何减少液态金属线的直径未来3D人工眼球成相质量提升的最大瓶颈。

虽然世界首个3D人工眼球还要不完美的地方需要改进,但这项技术将是一个重大突破。该人工眼球已经进入动物实验和临床试验,预计五年内就可以投入使用。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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