Перовскитные пленки претендуют на роль сетчатки

Курамшин А.И.
(«ХиЖ», 2019, №6)

pic_2019_06_21.jpg

Фотография и виртуальное изображение фоторецепторов на гибкой подложке


Искусственная сетчатка могла бы вернуть зрение многим людям, однако, создавая такие импланты, ученые сталкиваются с решением непростых задач, не последняя из которых — воссоздание цветного зрения.

Исследователи из группы Хао-Ву Линя в Национальном университете Цин Хуа создали маленькое гибкое устройство, имитирующее работу рецепторов человеческого глаза («Adv. Mater.», 2019, 24 doi.org/10.1002/adma.201970170). Фактически это тонкий слой перовскитного материала, который, поглощая свет, генерирует электрический сигнал. Так же работают перовскитные солнечные батареи, находящиеся в двух шагах от коммерческого применения. Перовскиты — это природные или синтетические вещества, строение кристаллической решетки которых подобно структуре минерала перовскита (титаната кальция CaTiO3).

Конечно, новое устройство — еще не искусственная сетчатка, но исследователи верят, что из перовскитов со временем удастся сделать импланты.

Сетчатка наша устроена довольно хитро. В ней находятся несколько типов клеток-фоторецепторов. Три вида клеток-колбочек различают красный, зеленый и синий цвета, а клетки-палочки реагируют на свет (причем достаточно даже двух-трех фотонов) и отвечают за черно-белое зрение — именно так мы видим при плохом освещении.

Чтобы имитировать работу сетчатки, Линь и его коллеги нанесли на гибкую полимерную основу три одинаковых фотодетектора и дифракционную решетку — у них получилось небольшое устройство в несколько сантиметров. Фотодетекторы сделали из йодида метиламмония-свинца, то есть перовскита, поглощающего свет в видимой области спектра. Фотодетекторы освещали белым светом, но благодаря дифракционным решеткам из металлического серебра с разным периодом, размещенным поверх фотодетекторов, на поверхность каждого из них попадало электромагнитное колебание определенной частоты — фотоэлемент освещали светом строго определенного цвета. Вообще, дифракционная решетка позволяет вычленить свет определенной волны гораздо точнее, чем это делают цветные светофильтры, а поскольку она очень тонкая, это не повлияло на общую гибкость устройства. В результате на полимерном носителе оказались «приемники», благодаря дифракции чувствительные к строго определенной волне видимого света — красной, синей и зеленой.

С помощью нового устройства исследователи сканировали полноцветную фотографию подсолнуха, после чего по электрическим сигналам, записанным с каждого фотодетектора, реконструировали весь снимок. Получился вполне узнаваемый желтый подсолнух. Они сделали и другие тесты, которые показали, что устройство реагирует на цвета подобно колбочкам человеческого глаза, а также работает при ярком и тусклом освещении. Кроме того, многослойная пленка сгибается и разгибается, не теряя свои свойства.

Пока речь не идет о том, чтобы встроить устройство в глаз человека, — это задача отдаленного будущего. Чтобы передавать в мозг цветные образы, искусственную сетчатку нужно как-то подключить к глазным нервам, но как именно — сегодня никто не знает.



Эта статья доступна в печатном номере "Химии и жизни" (№ 6/2019) на с. 21.


123

Разные разности

07.08.2020 16:00:00

Планета Проксима b не случайно привлекает пристальное внимание астрономов. Ведь сразу после ее открытия выяснилось, что это почти Земля: массу оценили в 1,3 земных, причем расположена планета в обитаемой зоне, где возможна жидкая вода. Теперь же к расследованию присоединился точнейший спектрограф ESPRESSO.

>>
07.07.2020 18:00:00

…проект ИТЭР по созданию крупнейшего в мире термоядерного реактора прошел важную веху — на место установлено основание криостата, самая большая и тяжелая часть токамака...

…созданы структуры для фотосинтеза, более эффективного, чем природный, — капли размером с клетку, содержащие мембраны хлоропластов шпината и компоненты ферментативного цикла для синтеза органических молекул из углекислого газа…

…каждая третья женщина европейского происхождения имеет «неандертальский» вариант рецептора гормона прогестерона, связанный с повышенной рождаемостью, более редким кровотечением на ранних сроках беременности и меньшим количеством выкидышей…


>>
20.05.2020 18:30:00

Вакцины – какие, сколько и на какой стадии?

Даже когда острая фаза пандемии COVID-19 закончится и меры карантина больше не будут нужны, сам вирус никуда не денется, а продолжит жить среди нас. Самый эффективный способ от него защититься – сделать вакцину.

>>
18.05.2020 19:00:00

Коронавирусы: в семье не без урода

Найдены молекулярные отличия более патогенных коронавирусов от менее патогенных. Пока не вполне ясно, как эти отличия работают. Но возможно ученые смогут понять, почему настолько похожие инфекционные агенты приводят к таким разным последствиям для человека.

>>
13.05.2020 17:00:00

…из-за снижения транспортных потоков во время пандемии коронавируса уменьшились сейсмические шумы в коре Земли; специалисты считают, что это облегчит мониторинг слабых землетрясений, вулканической активности и других сейсмических событий...

…6 марта с мыса Канаверал стартовала миссия Space X CRS-20, которая доставит на МКС 250 пробирок со стволовыми клетками человека; на протяжении месяца они будут развиваться в кости, хрящи и другие ткани в условиях невесомости...

…по мере того как на рынок выходят художественные произведения, разработанные с помощью генеративных алгоритмов и когнитивной робототехники, встает вопрос об авторском праве на них…

>>