Nanotecnologia

Biomimetismo extremo: Ouvido animal inspira olho artificial

Biomimetismo extremo: Ouvido animal inspira olho artificial
O túnel auditivo da lagartixa que estiver mais próximo da fonte de som capta mais energia. A mesma técnica foi usada para identificar a origem da luz. [Imagem: Soongyu Yi et al. - 10.1038/s41565-018-0278-9]

Olho baseado em ouvido

O biomimetismo tem sido importante em vários campos da engenharia há algum tempo, mas agora essa técnica de criar objetos e materiais inspirados na natureza foi levada ao extremo.

O ouvido de um animal foi usado como inspiração para otimizar um "olho artificial".

Estruturando nanofios de uma maneira que imita os ouvidos das lagartixas, Soongyu Yi e seus colegas das universidades de Wisconsin-Madison e Stanford, nos EUA, descobriram uma maneira de detectar o ângulo de incidência da luz.

Essa tecnologia terá aplicações em visão robótica, fotografia e em realidade aumentada.

As lagartixas e muitos outros animais têm cabeças muito pequenas para triangular a localização dos ruídos da maneira que fazemos, com nossas orelhas bem espaçadas. Em vez disso, elas e cerca de 15.000 outras espécies de animais têm um minúsculo túnel em suas cabeças que mede como as ondas sonoras que chegam se movem para descobrir de que direção elas vêm.

Soongyu Yi então criou um sistema semelhante para detectar o ângulo da luz que entra, um sistema que permitirá que câmeras minúsculas detectem a origem da luz sem depender de todo o volume de uma lente.

As técnicas de imageamento dependem da detecção de muitas características da luz, como intensidade, cor e polaridade. Agora, pela primeira vez, será possível detectar também o ângulo de incidência da luz usando um detector miniaturizado, algo que não é possível usando uma lente.

Biomimetismo extremo: Ouvido animal inspira olho artificial
Nanofios identificam o ângulo de incidência da luz. [Imagem: Soongyu Yi et al. - 10.1038/s41565-018-0278-9]

Detectar o ângulo de incidência da luz

A nanoestrutura biomimética imita os tímpanos da lagartixa usando dois nanofios de silício - cada um com cerca de 100 nanômetros de diâmetro - alinhados um ao lado do outro. Eles estão posicionados tão perto um do outro que, quando uma onda de luz entra em um ângulo, o fio mais próximo da fonte de luz interfere com as ondas que atingem o seu vizinho, basicamente lançando uma sombra. Assim, o primeiro fio a detectar a luz gera uma corrente mais forte. Ao comparar a corrente em ambos os fios, é possível mapear o ângulo de entrada das ondas de luz.

"Fazer um pequeno píxel na sua câmera fotográfica que diga que a luz está vindo desta ou daquela direção é difícil porque, idealmente, os píxeis são muito pequenos - hoje cerca de 1/100 de um fio de cabelo. Então é como ter dois olhos muito próximos e tentar cruzá-los para ver de onde a luz está vindo," explicou o professor Mark Brongersma, cuja equipe já havia usado a mesma tecnologia de nanofios para criar um fotodetector invisível e uma fonte de luz com características ópticas e elétricas.

A detecção mais detalhada da luz pode alavancar avanços em câmeras sem lente, realidade aumentada e visão robótica, que é essencial para os carros autônomos.

Bibliografia:

Subwavelength angle-sensing photodetectors inspired by directional hearing in small animals
Soongyu Yi, Ming Zhou, Zongfu Yu, Pengyu Fan, Nader Behdad, Dianmin Lin, Ken Xingze Wang, Shanhui Fan, Mark Brongersma
Nature Nanotechnology
DOI: 10.1038/s41565-018-0278-9




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