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面向世界科技前沿,面向國家重大需求,面向國民經濟主戰場,率先實現科學技術跨越發展,率先建成國家創新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設國際一流科研機構。

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【中國科學報】研究人員基于柔性有機微激光陣列實現光子皮膚功能

2021-08-12 中國科學報
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  近日,中國科學院化學研究所研究員趙永生課題組首次提出了基于柔性有機微納激光陣列實現人造光子皮膚的新思路。相關研究成果發表于《科學進展》。

  人造智能皮膚是指能夠模仿或增強人體皮膚功能的柔性功能元器件,在健康監測、人機交互、增強現實、義肢和仿生機器人等領域有重要應用。柔性電子學在人造智能皮膚設計方面已取得進展,而以光子作為信號載體的柔性光子學具有非侵入性、超靈敏性、無電磁干擾,以及并行處理等優點,有望進一步推進人造智能皮膚的發展?;谟袡C激光陣列的大規模柔性光子學傳感網絡的設計和構筑是實現人造光子皮膚的關鍵。

  針對這一問題,研究人員發展出一種雙層電子束直寫技術,實現了全有機柔性微腔激光陣列的大規模制備,進而設計了基于耦合腔結構的光子學傳感器網絡,展示了其類皮膚的機械傳感應用??蒲腥藛T利用該技術,在柔性聚合物襯底上大規模制備了三維支撐型有機微盤結構。該結構可以有效地抑制光場向襯底的泄露,賦予微盤腔強光學限域能力,并可以有效地抑制襯底應力對微盤腔光子學性能的干擾,賦予微盤腔優異的機械穩定性?;谥涡臀⒈P結構,該研究實現了低閾值高韌性的柔性微激光陣列,可用作高性能傳感信號源。

  研究人員進一步將微盤構筑成耦合微盤腔,實現了單模激光輸出,顯著地增強了傳感信號的可辨識度與準確度。在此基礎上,科研團隊將一個懸浮微米線波導集成到耦合微腔上,構筑了對柔性襯底形變響應的傳感單元,并用于人體運動探測。作為一種概念性的光子皮膚展示,研究團隊將柔性耦合線—盤傳感芯片貼附在人手模型上,實現了多種手勢的識別。專家認為,這種新型柔性光子學芯片在人體感覺重構、人機交互和機器人自保護系統等領域具有廣泛的應用前景。

  相關論文信息:https://doi.org/10.1126/sciadv.abh3530

 ?。ㄔd于《中國科學報》 2021-08-12 第1版 要聞)
打印 責任編輯:閻芳

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