Olho elétrico promete miniaturização extrema das câmeras digitais

Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/05/2022

Princípio de funcionamento e estrutura do sensor de cor ultraminiaturizado.
[Imagem: Sidong Lei Lab/GSU]

Sensor de imagem miniaturizado

Um novo tipo de sensor de imagens, incorporando uma arquitetura inédita de empilhamento vertical, permitiu uma profundidade inédita no reconhecimento de cores.

Mais do que um simples concorrente aos atuais CCDs, os sensores das câmeras digitais, a equipe fala em lançar uma nova plataforma de visão artificial.

"Este trabalho é o primeiro passo em direção ao nosso objetivo final: Desenvolver uma câmera em microescala para microrrobôs. Ilustramos o princípio fundamental e a viabilidade para construir este novo tipo de sensor de imagem com ênfase na miniaturização," disse o professor Sidong Lei, da Universidade do Estado da Geórgia, nos EUA.

A base para o sensor de visão artificial está no uso de métodos sintéticos para imitar processos bioquímicos - a equipe chama o sensor de "olho elétrico" -, criando uma câmera biomimética, e fazer isto usando a nanotecnologia.

Esta miniaturização recorde é importante para os propósitos da equipe porque eles vislumbram integrar a microcâmera em microrrobôs que possam entrar em espaços apertados, para aplicações em medicina, estudos ambientais, fabricação e até arqueologia.

Olho elétrico

Os sensores convencionais normalmente adotam um leiaute lateral para os canais de detecção de cor, o que consome uma grande quantidade de espaço físico e oferece uma detecção de cor menos precisa.

O "olho elétrico", por sua vez, emprega uma técnica de empilhamento dos componentes que resolve os dois problemas, ocupando menos espaço e detectando melhor as cores.

"A nova funcionalidade alcançada em nossa arquitetura de sensor de imagem se baseia totalmente no rápido progresso dos semicondutores van der Waals durante os últimos anos," disse o pesquisador Ningxin Li. "Em comparação com os semicondutores convencionais, como o silício, podemos controlar com precisão a estrutura, a espessura e outros parâmetros críticos da banda do material de van der Waals para detectar as cores vermelha, verde e azul."

Os semicondutores van der Waals englobam a família dos materiais conhecidos como bidimensionais - grafeno, molibdenita, perovskitas etc -, nos quais camadas atômicas individuais são sobrepostas e se mantêm ligadas pelas fracas forças de van der Waals. Em seu protótipo, a equipe usou um semicondutor conhecido como CIS (CuIn₇Se₁₁).

"A ultrafineza, a flexibilidade mecânica e a estabilidade química desses novos materiais semicondutores nos permitem empilhá-los em ordens arbitrárias. Então, na verdade, estamos introduzindo uma estratégia de integração tridimensional, em contraste com o leiaute microeletrônico planar atual. Essa maior densidade de integração é a principal razão pela qual nossa arquitetura de dispositivo pode acelerar a redução de escala das câmeras," disse Li.

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