Los diminutos dispositivos biomiméticos son indispensables para el futuro desarrollo de la robótica de inspiración humana y las aplicaciones de computación neuromórfica. Se trata de un cambio de paradigma de la detección a la percepción, ayudado por el aprendizaje automático y las redes neuronales profundas, que podría revolucionar la inteligencia perceptiva, como la visión por ordenador y el procesamiento de voz.
Es bien sabido que el cerebro humano recibe hasta el 80% de la información a través de los ojos, concretamente a través de los bastones y los conos de las células fotorreceptoras. Los bastones y los conos absorben la luz, encontrándose los bastones en niveles de densidad mucho más altos que las células de los conos.
En un nuevo paper publicado en Light: Science and Applications, un equipo de investigación de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah (KAUST) ha investigado la creación de fotorreceptores híbridos, a partir de un material compuesto de perovskita y polímeros, que podrían desarrollar una red de retina artificial eficaz.
El equipo de investigación se centró en emular la función de las células bastones. El segmento exterior de estas células bastones es fotosensible debido a la presencia de pigmentos llamados retinal y opsina, que se encuentran en la rodopsina. Estos pigmentos en la célula son los responsables del cambio en el potencial de la membrana tras la iluminación de la luz. Las células fotorreceptoras codifican la información de la luz y transmiten la información a otras células para el procesamiento de la visión en el cerebro. La retina sigue la metodología de los sensores, por lo que las redes de retina artificial son más rápidas e inteligentes que los dispositivos convencionales de procesamiento de imágenes.
Para crear esta red de retina artificial, el equipo de investigación desarrolló una neurona artificial sintonizable con la luz que incorpora las funciones de los fotorreceptores y las células ganglionares. Optaron por las perovskitas híbridas debido a sus excepcionales propiedades optoelectrónicas. Estas propiedades incluyen una excelente absorción de la luz, un largo tiempo de vida de los portadores, una baja densidad de trampas, una gigantesca anisotropía óptica y una elevada movilidad de los portadores. También incorporaron polímeros ferroeléctricos basados en fluoruro de polivinilideno (PVDF) debido a su alta capacitancia y eficiencia de carga y descarga.
Los investigadores lograron desarrollar un fotorreceptor capacitivo sensible a la luz (CPR) que puede imitar las células bastones de la retina. Sus materiales híbridos son fotosensibles y pueden ajustarse a las propiedades dieléctricas. La fotorrespuesta de los CPR pudo reproducirse con facilidad, al tiempo que resistió la sensibilidad de las perovskitas a la humedad y el oxígeno. Los investigadores también informaron de la mayor estabilidad de los dispositivos basados en perovskitas híbridas, con 129 semanas, lo que aumenta su eficacia y rentabilidad.
El sistema desarrollado tiene un enorme potencial para desarrollar redes de retina artificial y ojos biomiméticos para aplicaciones de inteligencia perceptiva. Estos CPRs podrían encontrar un lugar único en el desarrollo de actuadores para aplicaciones robóticas. También podrían ofrecer oportunidades para dispositivos optoelectrónicos para comunicaciones ópticas.
