Forskare vid Seoul National University och Inha University i Sydkorea har utvecklat fotokänsliga konstgjorda nerver som emulerar funktionerna i en näthinna genom att använda 2-dimensionell kolnitrid (C ₃ N ₄ ) nanodotmaterial. Ytterligare, genom de fotokänsliga konstgjorda nerverna som selektivt detekterade ultraviolett (UV) ljus och bearbetade informationen, en smart fönsterplattform demonstrerades för in-situ-modulering av exponering för UV-strålar beroende på graden av UV-exponering och risk.

Neuromorf elektronik som efterliknar de biologiska nervsystemen är lovande kandidater för att övervinna utmaningarna med von Neurmann datorarkitektur som energieffektivitet, högdensitetsintegration, och databehandlingshastighet inom området artificiell intelligens (AI) och internet of things (IoT). Särskilt, ljuskänslig neuromorf elektronik betraktas som kärnteknologi för tillämpning av nästa generations smarta sensorer eftersom de effektivt kan replikera funktionerna hos biologiska synapser (sammankoppling mellan två neuroner, nyckelroller vid inlärning och memorering) och upptäcka olika typer av extern ljusinformation. Dock, tidigare undersökningar fokuserade endast på integrationen av ljusavkänning och synaptiska funktioner i en enda enhet, så verkliga tillämpningar har inte undersökts.

Arbetet rapporterades i januari 27 in Avancerade material beskriver retina-inspirerade fotokänsliga neuromorfa enheter genom att använda ultraviolett (UV)-känslig 2-dimensionell kolnitrid (C ₃ N ₄ ) nanodotlager för att selektivt upptäcka och bearbeta UV-exponeringsinformation. UV-ljus (våglängd från 10 till 400 nm) är skadligt för människors hälsa, men den mänskliga näthinnan kan inte upptäcka UV. Således, genom att emulera näthinnan, ljuskänslig neuromorf elektronik som selektivt kan upptäcka och bearbeta UV-stimuli skulle expandera det mänskliga visuella sinnet bortom synligt ljus och vara tillämpbar på sjukvårdsapparater.

Forskargruppen syntetiserade C ₃ N ₄ nanodots som dominerar absorberar UV-ljus, och detta introducerades som ett UV-känsligt flytande grindlager i transistorgeometri. De presenterade enheterna förbrukade endast 18,06 fJ/synaptisk händelse, vilket är jämförbart med energiförbrukningen för biologiska synapser. Vidare, forskargruppen vid Seoul National University demonstrerade in situ-modulering av exponering för UV-ljus genom att integrera enheterna med UV-transmittansmodulatorer. Dessa smarta system skulle vidareutvecklas för att kombinera detektion och dosberäkning för att bestämma hur och när man ska minska UV-transmissionen för förebyggande hälsovård.

Professor Tae-Woo Lee, en professor vid Seoul National University sa "Denna smarta systemplattform kommer att vara allmänt tillämpbar på avancerad elektronisk hud som automatiskt kan anpassa sig till den föränderliga ljusdosmiljön, smarta fönster som selektivt kan kontrollera transmittansen av starka UV-ljus, smarta glasögon som upptäcker och blockerar skadliga UV-strålar, smarta sensorer, konstgjorda näthinnor för mjuka humanoida robotar, och neurala proteser som är kompatibla med biologiska synnerver." Lee sa, "Utvecklingen av människoliknande robotar, neurala proteser som replikerar och expanderar det mänskliga sinnet, och förebyggande hälsovårdsprodukter kan dra nytta av vårt arbete."