Purdue University innovatörer tar ledtrådar från naturen för att utveckla 3D-fotodetektorer för biomedicinsk avbildning.

Purdue -forskarna använde några arkitektoniska funktioner från spindelnät för att utveckla tekniken. Spindelväv ger vanligtvis utmärkt mekanisk anpassningsförmåga och skadetolerans mot olika mekaniska belastningar såsom stormar.

"Vi använde den unika fraktaldesignen av ett spindelväv för utveckling av deformerbar och pålitlig elektronik som sömlöst kan anslutas till valfri 3D-krökt yta, "sa Chi Hwan Lee, en Purdue biträdande professor i biomedicinsk teknik och maskinteknik. "Till exempel, vi visade en halvklotform, eller kupolformad, fotodetektormatris som kan detektera både riktning och intensitet av infallande ljus samtidigt, som visionsystemet hos leddjur som insekter och kräftdjur. "

Purdue -tekniken använder den strukturella arkitekturen hos ett spindelnät som uppvisar ett upprepande mönster. Detta arbete stöds av National Science Foundation (NSF; CMMI-1928784) och Air Force Research Laboratory (AFRL; S-114-054-002). Det publiceras i Avancerade material .

Lee sa att detta ger unika möjligheter att fördela externt inducerad spänning genom trådarna i enlighet med det effektiva förhållandet mellan spiral- och radiella dimensioner och ger större töjbarhet för att bättre avleda kraft under sträckning. Lee sa att det också kan tolerera mindre nedskärningar av trådarna samtidigt som den totala styrkan och funktionen för hela webbarkitekturen bibehålls.

"De resulterande 3-D optoelektroniska arkitekturerna är särskilt attraktiva för fotodetektionssystem som kräver ett stort synfält och vidvinkelantireflexion, vilket kommer att vara användbart för många biomedicinska och militära avbildningsändamål, "sa Muhammad Ashraful Alam, Jai N. Gupta professor i el- och datateknik.

Alam sa att arbetet inrättar en plattformsteknik som kan integrera en fraktal webbdesign med hemisfärisk elektronik och sensorer på systemnivå, därigenom erbjuder flera utmärkta mekaniska anpassningsförmåga och skadetolerans mot olika mekaniska belastningar.

"Monteringstekniken som presenteras i detta arbete möjliggör distribution av 2-D deformerbar elektronik i 3D-arkitekturer, vilket kan innebära nya möjligheter att bättre utveckla 3D-elektroniska och optoelektroniska enheter, "Sa Lee.