elastomeeri

Ihmissilmä on huippuluokan instrumentti, jos kohta varsinainen näköaistimus syntyykin aivoissa. Keinotekoisen silmän kehittäminen on siksi aikamoinen haaste.

Harvardin yliopiston tutkijat ovat ottaneet aimo harppauksen kohti toimivaa keinotekoista silmää – tai oikeastaan panneet vielä paremmaksi.

Tasomaiseen metalinssiin ja tekolihakseen perustuva optiikka tarkentuu kohteeseen samaan tapaan kuin ihmissilmä, mutta samalla se korjaa mahdollisen hajataiton.

Tähän saakka on onnistuttu valmistamaan vain koristehileen hiutaleiden kokoisia metalinssejä. Niiden toiminta perustuu näkyvän valon aallonpituutta pienempiin nanorakenteisiin, joten linssin rakennetta koskevan informaation määrä on suuri.

"Jos siirrytään 100 mikronin kokoisesta linssistä senttimetrin läpimittaiseen, linssiä kuvaavan informaation määrä kasvaa kymmentuhatkertaiseksi. Aina kun yritimme kasvattaa linssin kokoa, sitä koskevan tiedoston koko paisui giga- tai jopa teratavujen suuruiseksi", toteaa tutkimusta johtanut Alan She.

Ongelma ratkesi, kun tutkijat kehittivät uudenlaisen algoritmin, jolla tiedostokokoa saatiin pienennettyä. Linssien valmistuksessa sovellettiin sitten samaa tekniikkaa kuin mikropiirien tuotannossa. Näin metalinssien läpimittaa pystyttiin kasvattamaan senttimetriin ja sen ylikin.

Pelkkä linssi ei kuitenkaan vielä riitä silmän rakentamiseen, siihen tarvitaan myös säätömekanismia. Ihmissilmässä tehtävää hoitaa rengasmainen sädelihas, joka korvattiin keinosilmässä dielektrisellä elastomeerilla. Sen kutistumista ja venymistä voidaan ohjata sähköisesti.

Elastomeerin avulla saadaan muutettua metalinssissä olevien nanorakenteiden sijaintia toistensa suhteen, jolloin linssin tarkennus muuttuu. Samalla on mahdollista korjata optisia virheitä, kuten hajataittoa.

Metalinssin ja keinotekoisen lihaksen paksuus on vain 30 mikronia eli 30 metrin miljoonasosaa. Koska rakenne on näin ohut, se helpottaa optisten laitteiden rakentamista ja vähentää niissä esiintyviä vääristymiä.

Aivan pian ei ole odotettavissa ihmiselle soveltuvaa keinotekoista silmää, mutta tekniikan arvellaan olevan hyödyksi entistä tarkempien ja parempaan kuvanlaatuun pystyvien kameroiden ja mikroskooppien kehittelyssä.

Uudenlaisesta keinosilmästä kerrottiin Harvardin yliopiston uutissivuilla ja sitä koskeva tutkimus on julkaistu Science Advances -tiedelehdessä.

Kuvat: Capasso Lab/Harvard SEAS

Tagit

silmä