Eletrônica

Sensor flexível cria câmera digital que imita retina

Eletrônica flexível cria câmera que mais parece uma retina artificial
Imagem do "olho eletrônico" depois que os sensores foram montados sobre um substrato flexível transparente.[Imagem: John Rogers]

As câmeras digitais capturam imagens por meio de um sensor chamado CCD ("Charge Coupled Device"). Por serem planos, esses sensores têm um campo de visão estreito. Para capturar imagens com ângulos de visão mais largos, sem distorção, são necessárias lentes caras, que geralmente equipam apenas os equipamentos profissionais.

Esse problema acaba de ser resolvido pelas equipes dos pesquisadores John Rogers e Yonggang Huang, que se inspiraram em nossa retina para construir um novo sensor digital curvo que, como o olho humano, consegue capturar imagens em grandes ângulos sem qualquer distorção. É um exemplo clássico de biomimetismo, a replicação artificial de estruturas naturais.

Eletrônica flexível

O avanço foi possível graças ao desenvolvimento da eletrônica flexível, um conjunto de técnicas que permite a construção de circuitos eletrônicos tradicionais, feitos de silício, sobre substratos flexíveis.

A eletrônica orgânica, que se baseia na construção de circuitos eletrônicos por uma técnica parecida com a impressão, também utiliza substratos flexíveis, mas ainda não tem capacidade técnicas semelhantes à eletrônica tradicional baseada em silício.

Sensores flexíveis

Eletrônica flexível cria câmera que mais parece uma retina artificialO trabalho começa com a fabricação dos pixels, os sensores individuais que captam os fótons que irão formar a imagem. O silício utilizado para fabricar os CCDs tradicionais é extremamente rígido, fraturando-se facilmente quando tensionado. Os pesquisadores resolveram o problema construindo sensores individuais interconectados por fios, que ficam flexionados.

Uma membrana de borracha em formato hemisférico, lembrando uma lente de contato, é preparada para receber o conjunto de sensores. Nessa operação, a membrana é esticada como se fosse a cobertura de um tambor. Depois que o circuito é colado em sua superfície, a tensão é liberada e ela volta ao seu formato hemisférico normal. Os fios que interligam os sensores esticam-se para se conformar ao formato hemisférico, sem contudo se quebrar ou sofrer qualquer tensão.

Câmera que imita o olho humano

O sensor digital hemisférico é finalmente transferido para uma base de vidro. A seguir são acoplados as lentes e os circuitos eletrônicos de processamento da imagem para completar a câmera biomimética. O protótipo apresentado tem justamente as dimensões e o formato de um olho humano.

Esse primeiro sensor tem apenas 256 pixels, mas como a tecnologia para sua fabricação é a mesma utilizada por toda a indústria eletrônica, os pesquisadores acreditam que poderão rapidamente construir sensores mais sofisticados e com maior densidade de pixels.

Há mais de 20 anos pesquisadores do mundo todo tentam construir câmeras digitais que imitem o olho humano. Contudo, ninguém até agora havia conseguido aprimorar a técnica de fabricação dos sensores de forma a torná-lo imunes ao flexionamento.

Circuitos eletrônicos em roupas e acessórios

A mesma técnica de fabricação poderá ser utilizada para a construção de circuitos eletrônicos para outras finalidades que requeiram superfícies irregulares, como sensores, atuadores, robótica e até para a computação embutida em roupas e acessórios.

"Nós acreditamos que algumas das áreas mais interessantes de aplicações futuras envolvem a integração da eletrônica com o corpo humano, de uma forma que é inconcebível utilizando-se a eletrônica tradicional," diz o Dr. Rogers.

O Dr. Rogers já participou de vários avanços na área da eletrônica flexível, incluindo uma demonstração recente do funcionamento de um circuito integrado fabricado sobre uma superfície irregular.

Bibliografia:

A hemispherical electronic eye camera based on compressible silicon optoelectronics
Heung Cho Ko, Mark P. Stoykovich, Jizhou Song, Viktor Malyarchuk, Won Mook Choi, Chang-Jae Yu, Joseph B. Geddes III, Jianliang Xiao, Shuodao Wang, Yonggang HuangJohn A. Rogers
Nature
7 August 2008
Vol.: 454 Number 7205 pp 748
DOI: 10.1038/nature07113




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