人眼具有出色的图像感应特性，例如视野极广，分辨率高，像差低且灵敏度高。具有这种特征的仿生眼睛是非常需要的，尤其是在机器人技术和视觉假体中。但是，眼睛的球形和视网膜构成了仿生设备的巨大制造挑战。
2020年5月20日，香港科技大学范智勇团队在Nature 在线发表题为“A biomimetic eye with a hemispherical perovskite nanowire array retina”的研究论文，该研究提出了一种具有半球形视网膜的电化学眼，该眼球由高密度的纳米线阵列构成，可模仿人类视网膜上的感光器。该设备设计与人眼具有高度的结构相似性，具有实现高成像分辨率的潜力。此外，通过重构投影到设备上的光学图案来演示仿生设备的图像感应功能。这项工作可能会激发光学成像设备的仿生设计，从而可以在科学仪器，消费类电子产品和机器人技术中得到应用。
对于地球的大多数动物来说，眼睛可以说是最重要的传感器官。实际上，我们的大脑通过我们的眼睛获取了80％以上的周围环境信息。人眼具有凹入的半球形视网膜和光管理组件，以其卓越的特性而特别引人注目，包括150°–160°的宽视场（FOV），在中央凹处的高分辨率和出色的对光学环境的适应性。特别是，视网膜的圆顶形状具有通过直接补偿来自弯曲焦平面的像差，来降低光学系统复杂性的优点。
模仿人类的眼睛，人工视觉系统在诸如机器人技术的自主技术中同样重要。特别是对于类人机器人，视觉系统除了具有卓越的设备特性外，还应在外观上类似于人的视觉系统，以实现人机交互。原则上，模仿人类视网膜的半球形图像传感器设计可以实现此目标。但是，商用电荷耦合器件（CCD）和互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感器主要使用通过主流平面微加工工艺成形的平面器件结构，几乎不可能制造半球形器件。
在这里，研究人员开发了一个人工视觉系统，该系统使用球形仿生电化学眼（EC-EYE）和半球形视网膜，该半球形视网膜由使用气相法生长的高密度钙钛矿纳米线阵列制成。离子液体电解质被用作纳米线的正面公共触点，而液态金属线则被用作纳米线光电传感器的背面触点，模仿了视网膜后方的人类神经纤维。
器件实验表明，EC-EYE具有高响应度，合理的响应速度，低检测限和宽视场（FOV）。EC-EYE还展示了人眼获取图像图案的基本功能。除了与人眼的结构相似之外，半球形人工视网膜的纳米线密度远高于人类视网膜中的感光器，因此可以潜在地实现更高的图像分辨率，这可通过实现单纳米线超小型光电探测器来实现。
总的来说，该研究展示了具有由高密度感光纳米线制成的半球形视网膜的仿生眼。它的结构与人眼的结构高度相似，如果可以实现更好的接触策略，则有可能实现更高的成像分辨率。此外，这项工作可能会激发光学成像设备的仿生设计，从而可以在科学仪器，消费类电子产品和机器人技术中得到应用。
参考消息：
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2285-x
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