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과학자들은 생물학적 상대성(Biological Counterpart)을 능가하는 반구형 망막의 인공눈을 발견함

과학기술발전

등록일  2020.06.05

조회수  112

핵심사항

기술에 의한 생체모방을 모방하는 것은 꽤 어려운 일이었음.

이제 과학자들은 페로브스카이트 나노와이어(perovskite nanowires)를 사용하여 인간 눈의 광수용체 세포를 모방했음

새로운 인공 눈은 인간보다 높은 해상도로 이미지를 생성할 수 있는 잠재력을 가지고 있음

 

홍콩과기대 연구진이 사람의 눈의 구조와 기능을 촘촘히 모방한 인공 장치를 공개했음.

 

인간 눈의 반구형 망막은 모방하기 어려울 수 있기 때문에 현실에서 공상과학 소설에 자주 등장하는 인공 눈은 도전과제였음. 그러나 이 혁신적이고 오목한 반구형 망막은 인간의 시력을 능가할 잠재력을 가지고 있음. 연구원들은 이러한 발견이 더 섬세한 로봇시력과 보철 장치로 이어질 수 있다고 믿음.

 

연구진은 인간 망막에 위치한 광수용체와 유사한 방식으로 나노와이어의 고밀도 배열로 만들어진 반구형 망막을 가진 생체모방 장치를 만들 수 있었음

 

연구원들은 태양 전지에 사용되는 '페로브스카이트'라고 불리는 전도성과 빛에 민감한 물질이 길이 1밀리미터의 수천분의 1의 얇은 나노와이어를 만드는데 사용될 수 있다고 믿었음. 이 와이어들은 망막에 위치한 광수용체 세포의 구조를 모방함.

 

"하지만 어려운 점은; 우리는 어떻게 이 반구형 망막을 형성하기 위해 반구형 기질(substrate)에 있는 나노와이어의 배열을 조작할 수 있을까? 곡선형 망막은 빛이 곡선 렌즈를 통과한 후에만 빛에 닿기 때문에 중요하다"라고 이 연구의 공동저자인 홍콩과기대의 전자 및 컴퓨터 엔지니어인 지용 팬(Zhiyong Fan)은 사이언티픽 아메리칸(Scientific American)에 이같이 말했음.

 

그들은 부드러운 알루미늄 호일을 반구형 모양으로 변형시킨 다음 전기 화학적 공정을 사용하여 처리했는데, 산화알루미늄으로 변환된 단열재였음. 이렇게 함으로써 그 물질에는 나노 크기의 작은 모공도 박혀 있었음. 그 결과 내부에 촘촘히 포집된 구멍을 가진 곡선형 반구가 형성되어 페로브스카이트 나노와이어를 삽입할 수 있게 되었음.

 

"어떤 것을 이미지화하려고 하면, 렌즈 다음에 형성되는 이미지는 실제로 곡선이다. 만약 당신이 평평한 센서를 가지고 있다면, 그 이미지는 매우 섬세하게 초점을 맞출 수 없다. 망막은 곡선이지만 전자 광센서는 견고하고 평평하다." 위스콘신-매디슨 대학의 전기 엔지니어인 홍루이 장(Hongrui Jiang)은 사이언티픽 아메리칸에 이같이 말했음.

 

일단 그들이 곡선의 망막을 갖게 되면, 그것은 앞쪽에 곡선의 렌즈로 구성된 인공 눈에 통합됨. 그들은 또한 이 생체모방 표현을 충전된 입자의 이동을 가능하게 하는 이온성 액체로 채웠음.

 

연구진은 네이처에 발표한 해당 논문에서 "이 장치의 디자인은 개별 나노와이어가 전기적 구동될 때 높은 영상 해상도를 달성할 수 있는 잠재력을 가지고 있어 사람의 눈과 구조적인 유사도가 높다"고 밝혔음.

 

사이언티픽 아메리칸 해당 기사: https://www.scientificamerican.com/article/new-artificial-eye-mimics-a-retinas-natural-curve/

해당논문(A biomimetic eye with a hemispherical perovskite nanowire array retina): https://doi.org/10.1038/s41586-020-2285-x

 

기사원문: https://www.ibtimes.com/scientists-discover-artificial-eye-hemispherical-retina-outperforms-its-biological-2984649 (2020.5.29.)

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