Oko jako z Terminátora vylepší digitální snímky

Fotoaparáty poskytující dokonalejší snímky, miniaturní detektory mozkové aktivity a jednou snad i umělá sítnice. To jsou možné aplikace revolučního postupu, kterým vědci vyrobili optický senzor nápadně připomínající lidské oko.

Senzory v digitálních fotoaparátech jsou ploché. Pokud byste se je pokusili ohnout, rozlámaly by se na tisíc kousků. Rovinné uspořádání přitom neprospívá kvalitě snímků a kromě toho brání využití senzorů tam, kde plochý tvar nemůže fungovat - třeba právě jako náhrada sítnice v lidském oku.

V dnešním vydání časopisu Nature představili odborníci z University of Illinois a Northwestern University senzor, jehož jednotlivé křemíkové fotodetektory jsou rozprostřeny na miskovitém skleněném povrchu. Napodobuje tak rozložení světločivných buněk v sítnici lidského oka. Výsledkem je mnohem širší zorné pole, rovnoměrnější osvětlení celé detekční plochy a méně optických vad než u senzorů s rovnou detekční plochou.

Prototyp senzoru má rozlišení pouze 256 pixelů, takže ve srovnání s dnešními mnohamegapixelovými fotoaparáty poskytuje jen velmi malé snímky. Ale zatím šlo pouze o to ověřit si, že nový technologický postup funguje. Nyní bude na řadě jeho vylepšování a zvyšování hustoty pixelů.

Ohnout, ale nerozlámat

Při výrobě senzoru vědci použili tenkou gumovou membránu ve tvaru malé misky. Napjali ji jako kůži bubnu, takže dočasně získala plochý tvar. Potom na ni umístili speciálně upravenou síť křemíkových fotodetektorů, z nichž každý představuje jeden pixel výsledného obrazu. Když membránu uvolnili, vrátila se do svého původního vypouklého tvaru. Vodiče spojující jednotlivé detektory se oddělily od membrány a vytvořily nad ní mikroskopické obloučky. Tím se uvolnilo napětí, které by jinak celou síť roztrhalo. Vlastní detektory tak změnu tvaru nijak nepocítily.

Takto upravené detekční pole potom stačilo přenést na skleněnou podložku stejného polokulovitého tvaru. Nad ni odborníci umístili čočku koncentrující světelné paprsky a hotové "oko" zapojili do elektrického obvodu.

Autoři tohoto originálního technologického postupu testují i jeho další využití. Flexibilní síť totiž nemusejí tvořit pouze fotosenzory, ale i další součástky založené na polovodičích. Ve vývoji je například miniaturní detektor elektrických signálů na povrchu mozku. Neurologové by nad ním určitě zajásali, protože by jim poskytl informace o aktivitě jednotlivých neuronů s takovou přesností, o jaké se jim zatím ani nezdá.

Foto: John Rogers/University of Illinois