Mắt nhân tạo vượt xa khả năng nhìn của mắt người

Các nhà nghiên cứu tại Harvard vừa công bố một con mắt nhân tạo dày 30 micron nhưng có thể vượt quá khả năng nhìn của mắt người.

Công nghệ này là metalens và có thể tác động đến mọi lĩnh vực quang học, bao gồm máy ảnh, kính viễn vọng, kính hiển vi, kính và thậm chí cả thực tế ảo.

Thiết bị nguyên mẫu có thể thực hiện các điều chỉnh đồng thời cho việc lấy nét, thay đổi hoặc làm mờ hình ảnh, và đó là những thứ vượt quá khả năng của đôi mắt con người. Công nghệ này cũng có thể lấy tiêu cự theo thời gian thực.

Công nghệ metalens là một cấu trúc nano silicon phẳng tập trung ánh sáng. Nhưng con mắt này ưu việt hơn nhờ bổ sung thêm các cơ nhân tạo xung quanh để điều chỉnh tiêu cự và điều này cũng tạo ra một số thử thách cho nhóm nghiên cứu.

Thách thức đầu tiên là chế tạo metalens lớn hơn, do những nguyên mẫu ban đầu khá nhỏ. Nếu phóng đại lên một thấu kính cỡ 1 cm, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng dữ liệu để mô tả thiết kế của thấu kính này có thể lên tới hàng terabyte, do sự phức tạp của cấu trúc nano liên quan.

Để khắc phục vấn đề, nhóm nghiên cứu phát triển một thuật toán mô phỏng thiết kế và chế tạo thấu kính làm giảm dữ liệu xuống đến mức có thể quản lý được, và làm cho nó tương thích với công nghệ được sử dụng để tạo ra các mạch tích hợp. Nếu các thấu kính có thể được chế tạo tương tự như các mạch, đây là một nhân tố cho phép thương mại hóa công nghệ metalens.

Thử thách tiếp theo là gắn một cơ nhân nhân tạo vào thấu kính mà không ảnh hưởng đến hiệu suất quang học của nó. Nhóm đã chọn một chất đàn hồi điện môi – một polymer đàn hồi có thể được điều khiển bằng cách cấp điện vào các điện cực nano carbon. Họ cũng tìm ra một chất đàn hồi cho phép ánh sáng đi qua mà không bị tổn thất nhiều do tán xạ.

Mặc dù công nghệ này chưa có khả năng cấy ghép cho người nhưng metalens sẽ mang đến những thay đổi đột phá trong kỹ thuật quang học. Nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục cải tiến để nâng cao chất lượng điều khiển và cải thiện tốc độ phản ứng.

TXL