Vernieuwers van Purdue University nemen signalen uit de natuur over om 3D-fotodetectoren te ontwikkelen voor biomedische beeldvorming.

De Purdue-onderzoekers gebruikten enkele architecturale kenmerken van spinnenwebben om de technologie te ontwikkelen. Spinnenwebben bieden doorgaans uitstekende mechanische aanpassingsvermogen en schadetolerantie tegen verschillende mechanische belastingen zoals stormen.

"We hebben het unieke fractale ontwerp van een spinnenweb gebruikt voor de ontwikkeling van vervormbare en betrouwbare elektronica die naadloos kan communiceren met elk 3D kromlijnig oppervlak, " zei Chi Hwan Lee, een Purdue-assistent-professor biomedische technologie en werktuigbouwkunde. "Bijvoorbeeld, we demonstreerden een halfronde, of koepelvormig, fotodetectorarray die zowel richting als intensiteit van invallend licht tegelijkertijd kan detecteren, zoals het zichtsysteem van geleedpotigen zoals insecten en schaaldieren."

De Purdue-technologie maakt gebruik van de structurele architectuur van een spinnenweb dat een herhalend patroon vertoont. Dit werk wordt ondersteund door de National Science Foundation (NSF; CMMI-1928784) en het Air Force Research Laboratory (AFRL; S-114-054-002). Het is gepubliceerd in Geavanceerde materialen .

Lee zei dat dit unieke mogelijkheden biedt om extern geïnduceerde spanning over de draden te verdelen volgens de effectieve verhouding van spiraal- en radiale afmetingen en zorgt voor een grotere rekbaarheid om de kracht beter te dissiperen tijdens het strekken. Lee zei dat het ook kleine insnijdingen van de threads kan tolereren, terwijl de algehele sterkte en functie van de hele webarchitectuur behouden blijft.

"De resulterende 3D-opto-elektronische architecturen zijn bijzonder aantrekkelijk voor fotodetectiesystemen die een groot gezichtsveld en groothoek-antireflectie vereisen, die nuttig zal zijn voor vele biomedische en militaire beeldvormingsdoeleinden, " zei Mohammed Ashraful Alam, de Jai N. Gupta hoogleraar elektrische en computertechniek.

Alam zei dat het werk een platformtechnologie tot stand brengt die een fractal-webontwerp kan integreren met hemisferische elektronica en sensoren op systeemniveau. daardoor biedt het verschillende uitstekende mechanische aanpasbaarheid en schadetolerantie tegen verschillende mechanische belastingen.

"De assemblagetechniek die in dit werk wordt gepresenteerd, maakt het mogelijk om 2D-vervormbare elektronica in 3D-architecturen in te zetten, die een voorbode kunnen zijn van nieuwe kansen om het gebied van 3D-elektronische en opto-elektronische apparaten beter vooruit te helpen, "zei Leen.