Älykkäästä, valolla liikuteltavasta polymeerimateriaalista valmistettu keinoiiris reagoi tulevaan valoon sanoin kuin oikea silmä. Yllä oleva video näyttää miten keinoiiris toimii.
Ihmissilmän iiris on kudos, jonka tehtävänä on säädellä silmään pääsevän valon määrää muuttamalla pupillin kokoa valon määrän mukaan.
Näin verkkokalvoille pääsee aina sopiva määrä valoa. Valon määrän hallinta on tärkeää myös kuvantamissovelluksissa, kuten esimerkiksi kameroissa. Niissä automaattiseen valon määrän säätelyyn ja siten korkealaatuisen kuvan syntyyn tarvitaan kuitenkin monimutkainen tunnistinjärjestelmä.
Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) Smart Photonic Materials -tutkimusryhmä on kehittänyt keinoiiriksen, joka toimii ihmissilmän tavoin. Se esiteltiin 7.6. ilmestyneessä materiaalitieteen alan arvostetussa Advanced Materials -julkaisussa.
"Autonominen iiris, joka pystyy säätämään itsenäisesti aukkonsa kokoa valon määrän mukaan, on uutta valo-ohjattavien materiaalien saralla", kertoo tutkimusryhmää johtava Akatemiatutkija, Associate Professor (tenure track) Arri Priimägi TTY:n kemian ja biotekniikan laboratoriosta.
TTY:n tutkijat kehittivät iiriksen yhdessä Varsovan yliopiston tutkijoiden kanssa. Keinoiiris valmistettiin valoon reagoivasta nestekide-elastomeerista. Sen valmistuksessa hyödynnettiin niin sanottua photoalignment-teknologiaa, jota käytetään myös esimerkiksi kännyköiden näytöissä.
"Keinoiiris muistuttaa hieman piilolinssiä, ja sen keskiosa avautuu ja sulkeutuu sen mukaan, miten paljon siihen osuu valoa", Priimägi sanoo.
Sovelluksia silmälääketieteessä?
Priimägin mukaan keksinnön tekee merkittäväksi se, että laite toimii itseohjautuvasti ilman ulkoisia virtalähteitä tai valoilmaisimia.
"Tämän tutkimuksen innoittajana toimi lääkäri, jonka mukaan itseohjautuvalle iirikselle voi löytyä sovelluksia silmälääketieteessä", Priimägi kertoo.
"Matka käytännön sovelluksiin on pitkä, mutta seuraava tavoitteemme on saada keinoiiris toimimaan myös nestemäisessä ympäristössä. Toinen tärkeä tavoite tulee olemaan laitteen herkkyyden kasvattaminen, jotta se reagoisi nykyistä pienempiin valon määrän muutoksiin. Nämä edistysaskelet veisivät meidät askeleen lähemmäksi mahdollisia biosovelluksia."
Tutkimusryhmän johtaja kiittelee ryhmänsä tutkijoiden tutkijatohtori Hao Zengin ja tohtoriopiskelija Owies Wanin tärkeää panosta keinoiiristutkimuksen onnistumisessa.
Smart Photonic Materials -ryhmä julkaisi aiemmin keväällä Nature Communications -lehdessä myös tutkimuksen kärpäsloukkukasvin idealla toimivasta optisesta polymeerikourasta, joka osaa tunnistaa itsenäisesti objekteja ja valita niistä oikeat. Tutkimus avaa uusia mahdollisuuksia pehmeiden mikrorobottien kehityksessä.
Keinoiiristutkimus on tehty ERC-rahoituksella.
Artikkeli perustuu TTY:n tiedotteeseen ja video on peräisin Smart Photonic Materials -tutkimusryhmältä.
