Onderzoekers van Seoul National University en Inha University in Zuid-Korea hebben fotogevoelige kunstmatige zenuwen ontwikkeld die functies van een netvlies nabootsen door gebruik te maken van 2-dimensionaal koolstofnitride (C ₃ N ₄ ) nanodot-materialen. Verder, door de fotogevoelige kunstmatige zenuwen die selectief ultraviolet (UV) licht detecteerden en de informatie verwerkten, een slim raamplatform werd gedemonstreerd voor in-situ modulatie van blootstelling aan UV-stralen, afhankelijk van de mate van UV-blootstelling en risico.

Neuromorfe elektronica die het biologische zenuwstelsel nabootst, is veelbelovende kandidaten om de uitdagingen van de computerarchitectuur van Von Neurmann te overwinnen, zoals energie-efficiëntie, integratie met hoge dichtheid, en dataverwerkingssnelheid op het gebied van kunstmatige antitelligence (AI) en internet of things (IoT). Bijzonder, fotogevoelige neuromorfische elektronica wordt beschouwd als kerntechnologie voor toepassing van slimme sensoren van de volgende generatie omdat ze de functies van biologische synapsen (interconnectie tussen twee neuronen, sleutelrollen bij leren en onthouden) en detecteren verschillende soorten externe lichtinformatie. Echter, eerdere onderzoeken waren alleen gericht op de integratie van lichtdetectie en synaptische functies in een enkel apparaat, dus daadwerkelijke toepassingen zijn niet onderzocht.

Het werk meldde op 27 januari in Geavanceerde materialen beschrijft op het netvlies geïnspireerde fotogevoelige neuromorfe apparaten door gebruik te maken van op ultraviolet (UV) reagerend 2-dimensionaal koolstofnitride (C ₃ N ₄ ) nanodot-lagen om informatie over UV-blootstelling selectief te detecteren en te verwerken. UV-licht (golflengte van 10 tot 400 nm) is schadelijk voor de menselijke gezondheid, maar het menselijk netvlies kan geen UV detecteren. Dus, door het netvlies na te bootsen, fotogevoelige neuromorfe elektronica die selectief UV-stimuli kan detecteren en verwerken, zou het menselijke visuele gevoel voorbij zichtbaar licht uitbreiden en toepasbaar zijn op medische apparaten.

De onderzoeksgroep synthetiseerde C ₃ N ₄ nanodots die voornamelijk UV-licht absorberen, en dit werd geïntroduceerd als een UV-responsieve zwevende poortlaag in transistorgeometrie. De gepresenteerde apparaten verbruikten slechts 18,06 fJ / synaptische gebeurtenis, wat vergelijkbaar is met het energieverbruik van biologische synapsen. Verder, het onderzoeksteam van de Seoul National University demonstreerde in-situ modulatie van blootstelling aan UV-licht door de apparaten te integreren met UV-transmissiemodulatoren. Deze slimme systemen zouden verder worden ontwikkeld om detectie en dosisberekening te combineren om te bepalen hoe en wanneer de UV-transmissie voor preventieve gezondheidszorg kan worden verminderd.

Professor Tae-Woo Lee, een professor aan de Seoul National University zei:"Dit slimme systeemplatform zal breed toepasbaar zijn op geavanceerde elektronische huid die zich automatisch kan aanpassen aan de veranderende lichtdosisomgeving, slimme ramen die selectief de transmissie van sterke UV-lampen kunnen regelen, slimme bril die schadelijke UV-stralen detecteert en blokkeert, slimme sensoren, kunstmatige netvliezen voor zachte humanoïde robots, en neurale prothesen die compatibel zijn met biologische optische zenuwen." Lee zei, "De ontwikkeling van mensachtige robots, neurale prothesen die het menselijk gevoel repliceren en uitbreiden, en apparaten voor preventieve gezondheidszorg kunnen profiteren van ons werk."