Синтетическая радужка: ученые создали автономную диафрагму
Новая искусственная диафрагма может открываться и закрываться в ответ на солнечный свет без какого-либо другого внешнего контроля, точно так же, как человеческий глаз. Это поможет не только улучшить современные камеры, но также восстановить поврежденные глаза или осуществлять контроль над крошечными роботами, которые реагируют на окружение.
Зрачок, как известно, это канал, по которому свет проникает внутрь глазного яблока. Радужка — это цветная оболочка, тонкий круг, контролирующий размер зрачка и таким образом регулирующий количество поступающего в света. На ярком свете радужка сокращает зрачок, защищая чувствительную сетчатку, которая служит для передачи зрительных сигналов в мозг. В темноте радужка раскрывается, чтобы пропустить больше света и улучшить зрительные способности. Эта же концепция используется в камерах с диафрагмой, которая открывается и закрывается, обеспечивая правильное количество света, необходимое для создания фотографии.
Подобные искусственные отверстия обычно требуют наличие датчика, который сообщал бы им необходимое для открытия и закрытия время. Теперь же Арри Приймяги и его коллеги из Технологического университета Тампере в Финляндии создали диафрагму, которая открывается и закрывается сама по себе. Для создания этой технологии им потребовался тонкий диск 14 мм в поперечнике, на котором сеть надрезов сформировала 12 радиальных лепестков из центра, не доходящих до края — нечто вроде плохо нарезанной пиццы. Сам диск был изготовлен из полимеризованного жидкокристаллического эластомера, резинового материала, меняющего форму в ответ на нагревание.
В темноте каждый лепесток согнут и вывернут наружу, так что в центре остается круглое, похожее на зрачок отверстие. Чтобы заставить радужную оболочку, подобную радужке нашего глаза, реагировать на свет, а не на тепло, исследователи добавили в жидкокристаллическую смесь красную краску. Когда на краситель попадает синий или зеленый свет, он нагревается, и таким образом заставляет лепестки двигаться и закрывать диафрагму.
Команду мотивировал тот факт, что искусственные радужки, которые в настоящее время применяются для лечения людей с проблемами зрения, не могут изменять размер зрачка, по сути играя роль фиксированных контактных линз. С установленным размером зрачка, который обычно довольно мал и оптимален лишь для яркого солнечного света, в условиях плохой освещенности пациенты теряют большую часть своего зрения.
Приймяги говорит, что устройство в настоящий момент еще не совсем готово для имплантации в человеческий глаз, поскольку оно не обладает достаточно точным контролем над искусственной диафрагмой и тоже реагирует только на довольно интенсивное освещение. «Это лишь первый шаг, но мы надеемся, что в будущем сможем усовершенствовать технологию», заявляет ученый.
Искусственная диафрагма может закрываться в считанные доли секунды, но для многих операций ее нужно ускорить до миллисекундного уровня — к примеру, для использования в чувствительных камерах, которые в случае попадания в объектив слишком яркого света могут выйти из строя. Также ученые хотят добиться более плотного закрытия, поскольку в настоящее время даже полностью закрытая диафрагма пропускает примерно 10% света сквозь щели между лепестками.
Впрочем, ученые уверены, что эти проблемы могут быть решены. Они надеются, что в конечном итоге радужка будет использована в микроботах, которые смогут действовать в зависимости от окружения.
