تکنولوژی
توان بینایی مورچه صحرایی، تراشه فوق‌العاده‌ای به سبک علمی-تخیلی برای تشخیص سرطان و افزایش امنیت
محققان چینی با الهام از توانایی جهت‌یابی مورچه‌های صحرایی، یک فوتودیود قطبی‌ساز روی تراشه توسعه داده‌اند که کاربردهایی چون جهت‌یابی، تشخیص اثر انگشت، شناسایی بافت‌های سرطانی و شفاف‌سازی تصاویر دارد. این دستگاه اپتو الکترونیکی با عملکرد بی‌نظیر در زمینه‌های مختلفی چون جهت‌یابی بیونیک دقیق و تشخیص نواحی سرطانی در بافت‌ها کارآمد است.
مورچه‌های صحرایی با دقت خارق‌العاده‌ای در مناظر وسیع و بی‌ویژگی حرکت می‌کنند. این موجودات کوچک دارای توانایی منحصربفردی برای درک قطبش نور خورشید هستند که به آنها امکان می‌دهد حتی تحت سخت‌ترین شرایط راه بازگشت خود به لانه را بیابند. با الهام از این شاهکار شگفت‌انگیز طبیعت، تیمی از محققان چینی یک فوتودیود قطبی‌ساز کوچک و روی تراشه‌ای توسعه داده‌اند. تیم محققان بهره‌گیری‌های گسترده‌ای برای این تراشه تصور می‌کنند، از جمله جهت‌یابی، تشخیص اثر انگشت، شناسایی بافت‌های سرطانی و حتی حذف مه‌زدایی تصاویر. این دستگاه اپتو الکترونیکی کوچک بر روی تراشه عملکرد خارق‌العاده‌ای در کاربردهای مختلف، از جمله جهت‌یابی بیونیک، بازیابی تیز تصاویر در صحنه‌های مه، دید استرس‌های پلیمرها و تشخیص مناطق سرطانی در بافت‌ها بدون رنگ‌آمیزی بافتی نشان می‌دهد. این توانایی در زمینه‌های متعددی از جمله سنجش از دور، بینایی ماشینی و تصویربرداری پزشکی کاربرد دارد. با این حال، فتودیو‌های قطبی‌ساز تجاری اغلب به دلیل وابستگی به اجزای نوری حجیم و پیچیده با چالش‌هایی روبرو می‌شوند. تیم محققان توضیح دادند که این دستگاه‌ها به دلیل سیستم‌های نوری پیچیده و اجزای زیادی که برای کارکرد آنها نیاز است، پیچیده هستند. این امر ادغام فتودیو‌ها در دستگاه‌های کوچکتر را مختل می‌کند. تیمی از محققان به رهبری پروفسور لی مینگژو از موسسه فیزیک و شیمی آکادمی علوم چین این فوتودیود قطبی‌ساز جدید یکپارچه روی تراشه را برای حل این مشکل ایجاد کرده‌اند. تیم تحت تأثیر توانایی جهت‌یابی شگفت‌انگیز مورچه‌های صحرایی قرار گرفت. این شاهکار عمدتاً به دلیل داشتن چشمان مرکب تخصصی است که سلول‌های گیرنده نوری خاصی دارند که جهت نور قطبی را تشخیص می‌دهند. محققان برای ایجاد یک فوتودیود قطبی‌ساز که بتواند این توانایی را تقلید کند، کار کردند. آنها تکنیک نوآورانه‌ای از بلورسازی نانوایمپری پرینتینگ به صورت تک مرحله‌ای را ارائه دادند تا فیلمی نازک از کریستال تک‌لایه پروسکایت با آرایه‌های شبکه‌بندی یکپارچه بسازند. این رویکرد نوآور به محققان امکان ساخت یک دتکتور قطبش به صورت تنها یک شات به طور مستقیم روی تراشه را داد و نیاز به اجزای نوری حجیم قطبی را از بین برد. به گفته بیانیه مطبوعاتی، روش بلورسازی نانوایمپری پرینتینگ یک رویکرد متنوع و پر تأثیر برای ایجاد مواد پیشرفته ارائه می‌دهد. به عنوان مثال، می‌تواند به ساخت فیلم‌های نازک پروسکایت دقیقا الگوی‌بندی شده کمک کند. پروسکیت‌ها یک کلاس از مواد با خواص اپتو الکترونیکی استثنایی هستند که آنها را برای کاربردهایی مانند سلول‌های خورشیدی، LEDها و لیزرها بسیار مستعد می‌کند. این روش امکان استفاده از دتکتورهای قطبش تک شات الهام‌گرفته از زیست را برای ساخت سیستم‌های تصویربرداری قطبش ساده، کم‌هزینه و با حساسیت بالای قطبی‌سازی می‌کند. همچنین مسیری را برای توسعه سیستم‌های تصویربرداری قطبی با حساسیت بالا و اندازه‌کوچک شده و یکپارچه روی تراشه فراهم می‌کند. برای توسعه این تراشه نسل بعد، تیم تحقیقاتی با دانشگاه بیهانگ و کالج امپریال لندن همکاری کردند. یافته‌های این مطالعه در مجله "اکودیت علمی" منتشر شد.
