仿生视网膜：KAUST研究团队开发出新型电容式柔性光感器

研究配图 - 1：哺乳动物视网膜的视杆细胞

据悉，人类和其它哺乳动物的眼睛，都依赖于视网膜中的感光细胞来工作（视杆细胞和视锥细胞）。它们会吸收传入的光子，并向大脑发送电信号。

研究配图 - 2：柔性电容式感光器（CPRs）示意图

在这项新研究中，KAUST 研究人员就致力于在人造设备中模拟该过程，但需要用到一种光吸收效率极高关键材料，比如被新一代光伏面板寄予厚望的钙钛矿。

研究配图 - 3：CPRs 的响应，呈现出了与频率之间的非相关性。

钙钛矿纳米晶体被嵌入到了聚合物上，然后该层又被夹在两个电极之间 —— 底部是铝、顶部是氧化铟锡。上部电极被蚀刻，以允许光线通过钙钛矿层，从而形成所需的感光器阵列。

研究配图 - 4：CPR 在不同强度 LED 照射下的瞬态响应（10kHz 测量），呈现可调谐与可重复性。

在聚酰亚胺基板上制成传感器后，可让设备弯曲称所需的任何形状（此处选择了类似人类视网膜的形状）。而后为了处理光输入，感光器阵列又被连接到了一个 CMOS 传感器和具有百个输出神经元的神经网络。

研究配图 - 5：CPR 波长相关特性与可靠性

在 4 x 4 阵列的测试中，研究人员用各种颜色的 LED 灯来照射它。结果发现其具有与人眼非常相似的光学响应，对绿光尤为敏感。在另一项测试中，该系统甚至达成了 72% 的手写数字识别率。

研究配图 - 6：CPR 的工作机制与记忆效应研究

稳定性方面，这套人造视网膜传感器系统也相当出色。即使经过了 129 周，其对光的响应也没有任何变化。遗憾的是，尽管受生物学灵感启发，这种人造视网膜还是不太适合用于人体移植。

研究配图 - 7：神经元接口与输出响应

尽管有其生物学灵感，但这种人造视网膜不太可能像其他一些人一样用于人体移植。好消息是，随着开发的不断深入，相关技术至少可用于改善相机、或更加先进的机器人视觉系统。

（来自：Light | Science & Applications）

通讯作者 Khaled Nabil Salama 表示，其在该研究领域的最终目标，是开发出高效的神经形态视觉传感器、以及为计算机视觉应用打造更高效的摄像头系统。

现有系统使用的光电探测器，需要借助外部电源才能运行。因而即使在待机状态下，也会消耗大量的能源。另一方面，新型电容式柔性光感器不会在运行过程中有静态功率消耗。

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