Em uma descoberta que pode revolucionar a tecnologia de visão artificial, uma equipe internacional de pesquisadores desenvolveu sensores retinomórficos baseados em perovskitas quirais heterogêneas, capazes de resolver a polarização circular da luz. A pesquisa, publicada nesta segunda-feira (30), no Nature Communications,, demonstra como essas novas tecnologias podem ser aplicadas para criar sistemas visuais artificiais (AVS) mais avançados e eficientes, com capacidades além das atuais limitações de percepção visual.

Os sensores, elaborados por cientistas da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong, Universidade de Eletrônica da China e do Instituto de Tecnologia de Harbin, resolvem a polarização circular da luz (CPL), um tipo de luz que carrega informações adicionais, como a fase e a polarização. Essas capacidades são semelhantes às dos olhos compostos de artrópodes, conhecidos por sua eficiência em detectar luz polarizada circularmente, permitindo reconhecimento de conspecíficos, quebra de camuflagem e até comunicação criptografada.

O estudo, coordenado por De Yu e Xin Zhang, revela como as perovskitas quirais heterogêneas com uma distribuição auto-organizada de grãos ricos em componentes quirais, conseguem não só responder à luz polarizada circularmente, mas também realizar funções biomiméticas que simulam o comportamento da retina humana, como adaptação à luz e reconhecimento de cores.

“Os sensores que desenvolvemos têm um fator de dissimetria de corrente fotovoltaica de até 1.98, o que representa uma resposta altamente dissímétrica à luz circularmente polarizada. Além disso, os dispositivos exibem comportamentos biomiméticos que imitam funções da retina humana, como adaptação à luz e percepção de cores”, explicou o professor Tao Wang, da Universidade de Henan, um dos principais autores do estudo.

A inovação foi possível graças à utilização de perovskitas quirais, materiais que, ao interagir com a luz circularmente polarizada, amplificam a diferenciação entre as mãos da polarização, um desafio técnico até então difícil de ser superado. Embora os materiais quirais com alto conteúdo de moléculas quirais ofereçam excelente seletividade de spin, eles costumam apresentar baixa qualidade cristalina, o que compromete as propriedades optoeletrônicas. A solução proposta pelos pesquisadores foi incorporar uma quantidade controlada de moléculas quirais, que melhora as propriedades do material e mantém a eficiência da seletividade de spin.

Os sensores têm um vasto potencial em diversas áreas, incluindo sistemas de segurança avançados, onde a polarização circular da luz pode ser utilizada para criptografar informações visuais. Em uma demonstração inovadora, os pesquisadores utilizaram um sensor de matriz para resolver uma única polarização circular de luz, facilitando a criptografia de imagens. “O uso de polarização circular como um método de codificação de informações visuais permite uma maior segurança, tornando essas tecnologias valiosas para ambientes sensíveis à privacidade e segurança”, disse Yuheng Li, da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong.

Além disso, os sensores têm um grande potencial em reconstrução 3D virtual, um campo promissor para a realidade aumentada e a interação imersiva entre humanos e máquinas. Com a capacidade de processar a luz polarizada de diferentes maneiras, os sensores são capazes de gerar informações tridimensionais a partir de duas matrizes de sensores que capturam polarizações circulares opostas, essencial para a reconstrução estereoscópica em sistemas de visão artificial.

O impacto dessas descobertas vai além das aplicações comerciais. Os sensores têm o potencial de aprimorar o entendimento da biologia da visão e contribuir para avanços na neurociência, simulando processos de plasticidade sináptica, como a memória e o aprendizado da retina humana.

À medida que a pesquisa sobre sensores retinomórficos e sistemas de visão artificial avança, os resultados desta pesquisa oferecem uma perspectiva animadora sobre o futuro da visão computacional e da interação homem-máquina. A pesquisa demonstra como a combinação de materiais avançados, como as perovskitas quirais, com o entendimento biomimético da visão, pode resultar em inovações tecnológicas que vão desde a segurança visual até a reconstrução 3D e além.

Com o potencial de transformar a forma como interagimos com sistemas visuais, essa pesquisa não só amplia as capacidades de dispositivos eletrônicos, mas também nos aproxima de replicar a complexidade da visão humana em máquinas.

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