Ontwikkeling van de volgende generatie kunstmatige zichthulpmiddelen

Een nieuwe technologische oplossing die systemen met laag vermogen zal leveren voor gebruik in bionische ogen, is gezamenlijk ontwikkeld door academici van het Harbin Institute of Technology in China en de Northumbria University.

In samenwerking met een onderzoeksgroep onder leiding van professor PingAn Hu van het Harbin Institute, beschreef professor Richard Fu uit Northumbria hun nieuw ontwikkelde methode voor het besturen van de kunstmatige synaptische apparaten die worden gebruikt in bionische netvliezen, robots en visuele prothesen, als een “belangrijke doorbraak”.

Het team ontdekte dat het injecteren van elementen van het zachte metaal, indium, in een tweedimensionaal (2D) materiaal genaamd molybdeendisulfide (MoS₂), zou de elektrische geleidbaarheid kunnen verbeteren en het stroomverbruik van de optische synapsen die worden gebruikt bij de ontwikkeling van bionische ogen kunnen verminderen.

De technologie werd vervolgens getest binnen de structuur van een elektronisch netvlies en bleek de vereiste hoogwaardige beelddetectiefuncties te produceren.

Het werk van het team is gepubliceerd in een paper genaamd “Ultralow Power Optical Synapses Based on MoS₂ Layers by Indium-Induced Surface Charge Doping for Biomimetic Eyes,” in het wetenschappelijke tijdschrift, Geavanceerde materialen.

Professor Fu, een expert op het gebied van vormgeheugen, piëzo-elektrische dunne films, nanomaterialen en nanodevices, legt uit: “De huidige visuele systemen zijn gebaseerd op fysiek gescheiden sensoren, geheugens en verwerkingseenheden. Deze systemen hebben vaak een hoog stroomverbruik en problemen met het uitvoeren van complexe beeldleer- en verwerkingstaken. Daarom is onze nieuw ontwikkelde methode van groot belang voor de volgende generatie kunstmatige visuele systemen.”

Bionische oogimplantaten werken in de bestaande oogstructuren of in de hersenen. Ze zijn ontworpen om functionele visiedoelen te bereiken, in tegenstelling tot fysieke, cosmetische doelen. Er zijn verschillende bionische oogimplantaten in ontwikkeling, maar er zijn er momenteel zeer weinig beschikbaar en ze zijn alleen geschikt voor blindheid veroorzaakt door specifieke oogziekten. Naarmate het onderzoek vordert, kunnen echter steeds meer mensen binnenkort profiteren van hightech bionische ogen.

De innovatieve ideeën van professor Fu hebben al bijgedragen aan de vooruitgang in op piëzo-elektrische materialen gebaseerde biosensing- en diagnostische hulpmiddelen, celpatronen en -manipulatie. Hij heeft ook een internationale reputatie voor zijn werk rond de ontwikkeling van dunne films met vormgeheugen en polymeren die worden gebruikt bij microchirurgie en medicijnafgifte. Hij heeft nanogestructureerde slimme materialen ontwikkeld voor gasdetectie en toepassingen voor hernieuwbare energie.

Professor Fu, professor in slimme materialen en microsystemen, werkt binnen de afdeling wiskunde, natuurkunde en elektrotechniek van Northumbria.