나노기술 및 정책 정보

• 목록

노스 캐롤라니아 주립대 연구진은 사마귀 새우의 눈을 모방하여 스마트 폰에 들어갈 만큼 작지만 초 분광 및 편광 이미징이 가능한 새로운 종류의 광학 센서를 개발함.

많은 인공지능(AI) 프로그램이 데이터가 풍부한 하이퍼 스펙트럼 및 편광 이미지를 사용할 수 있지만, 이러한 이미지를 캡처하는 데 필요한 장비는 현재 다소 부피가 큼. 연구진은 더 작고 사용자 친화적 인 장치를 가능하게 하고, 이는 천문학에서 생물의학에 이르는 분야까지 AI 능력을 더 잘 발휘할 수 있게 해줄 것이라고 설명함.

하이퍼 스펙트럼 이미징은 가시광선 파장을 보다 좁은 대역으로 분해할 수 있는 기술을 의미함. 인간의 눈은 이러한 약간의 색상 변화를 구별 할 수 없지만 컴퓨터는 이미지에서 물체의 화학적 구성을 결정하는 것과 같은 작업에 하이퍼 스펙트럼 이미징을 유용하게 만들 수 있음.

편광 측정은 빛의 편광 측정을 의미하며, 이미지에서 물체의 표면 형상을 결정하는 데 사용할 수 있는 데이터임.

초 분광 및 편광 이미지를 캡처할 수있는 더 큰 장치가 있지만 스마트 폰 크기의 이미징 기술은 심각한 문제에 직면해 있음.

개발된 광 센서는 사마귀 새우의 눈을 모방하여 미묘한 색상 그라데이션을 정확하게 포착하는 데 탁월함. Stomatopod Inspired Multispectral and POLarization sensitive (SIMPOL) 센서라고 함.

연구진은 4개의 스펙트럼 채널과 3개의 편광 채널을 동시에 등록할 수있는 프로토타입 SIMPOL 센서를 개발함. 이에 비해 스마트 폰에 사용되는 전하 결합 장치에는 적색, 녹색 및 청색을 감지하는 3개의 스펙트럼 이미징 센서와 두 개의 편광 채널만 있음. 또한 SIMPOL 프로토타입은 한 지점에서 4개의 색상 채널과 3개의 편광 채널을 측정할 수있는 반면 CCD는 여러 지점에 분산된 이미징 센서에 의존함.

개념 증명에 불과했지만 연구진은 모델링 시뮬레이션을 사용하여 설계가 공간적으로 등록된 최대 15개의 스펙트럼 채널을 감지할 수 있는 검출기를 만드는 데 사용할 수 있는지 확인함.

SIMPOL의 컬러 채널은 일반적인 이미징 센서보다 10배 더 좁은 스펙트럼 특징을 식별할 수 있었고, 초 분광 및 편광 이미지를 동시에 캡처할 수 있는 작고 효율적인 센서를 만드는 것이 가능하다는 것을 보여줌. 이는 새로운 유형의 유기 전자 감지 기술의 문을 열 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 Science Advances ("Mantis shrimp-inspired organic photodetector for simultaneous hyperspectral and polarimetric imaging")에 게재됨.