昆虫的复眼在结构上与人类的非常不同——几乎是一个独立的器官类别，完全不同于更熟悉的晶状体、角膜、虹膜和视网膜的眼睛排列。例如，亚洲燕尾蝴蝶Papillio xuthus可以看到紫外线光谱中的光波长，远远超出人类视觉的限制或相机和手机中标准光学电子设备的能力。

　　伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校 (UIUC) 的研究人员受到P. xuthus独特眼睛的启发，开发出了一种可以检测紫外线的新型相机传感器。最近发表在《科学进展》上的新设备扩展了实时光学传感器的功能，其荧光晶体层使其对紫外线 (UV) 敏感。这种设计模仿了P. xuthus眼中荧光化合物的功能，可能有助于开发新的医疗设备和成像技术。

　　蝴蝶之所以能够看到紫外线，是因为有两种互补的机制。其中一个是眼睛中的一组细胞，就像人眼中最短的视锥细胞一样，对蓝光最敏感，但对近蓝色紫外线也部分敏感。然而，为了看到 UVA 和 UVB 范围内较短波长的光280 至 400 nm，蝴蝶使用了一个巧妙的技巧：昆虫眼睛内含有荧光染料的细胞在受到紫外线辐射激发时会辐射出一条绿光。这些染料将原本不可见的紫外线转化为蝴蝶可以看到的信号。

　　UIUC 教授、本研究的作者之一维克托·格鲁耶夫 ( Viktor Gruev)表示，在计算机中模仿P. xuthus视觉系统的想法源于他与生物学家多年来研究不同动物如何视觉的合作。“我已经与视觉生物学家合作了十多年，”格鲁耶夫说，他之前的合作已经生产了其他仿生相机。“作为一名工程师，你总是想知道：我们可以模仿这些视觉系统的哪些原理来制造更好的相机？”

　　UIUC 团队使用分层 CMOS 设计和顶层荧光钙钛矿晶体构建了传感器。与Foveon芯片类似，传感器的三个感光层将可见光光谱分为三个波段，峰值灵敏度为蓝色、绿色和红色。这些波段由每层的宽度和位置决定，红光穿透到最低的传感器层，蓝光仅激活最高层。

　　虽然这种 CMOS 传感器排列确实模仿了xuthus眼睛中分层感光细胞的部分紫外线敏感性，但 UIUC 芯片的真正魔力来自于传感器表面沉积的一层钙钛矿晶体。钙钛矿纳米晶体 ( CsPbBr 3 ) 在紫外线辐射下发出荧光，并对可见光透明。当受到紫外线照射时，这种荧光会使晶体层发出绿光。

　　就像P. xuthus眼睛中发现的荧光染料一样，钙钛矿纳米晶体将入射的紫外线转换为 CMOS 传感器已经响应的波长。与蓝波段传感器层对近紫外光的部分敏感性相结合，钙钛矿荧光使传感器能够在其表面的任何点实时解析精确的紫外光波长小至 250 nm。“在两种成分中检测到紫外线，”伊利诺伊大学香槟分校教授、该论文的另一位作者聂树明说。“第一个是纳米晶体吸收的紫外线，将其转化为可见信号在我们的例子中为绿色，然后由光电二极管接收。还有残留的紫外线被顶层光电二极管拾取。我们可以使用这两者的比率来计算紫外线波长。”

　　研究人员表示，这是紫外线传感技术的一大进步。“据我所知，没有一种紫外线传感技术能够同时为您提供具有精确波长分辨率的实时 2D 图像，”Gruev 说道。“紫外光谱仪可以为您提供更多光谱信息，但仅限于单个点。”

　　研究人员提出，他们的快速、灵活的传感器具有直接的生物医学应用。癌细胞过量产生某些种类的蛋白质和氨基酸，在受到辐射时会在紫外线光谱中发出荧光。临床设备可以利用这一原理快速、直接地检测癌组织。研究人员在论文中表明，该设备可以解析癌症指示蛋白和氨基酸酪氨酸、弹性蛋白、色氨酸和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH) 的独特荧光紫外线特征。他们还表明，该设备可以根据紫外荧光区分实验室培养的癌细胞和非癌细胞。

　　在未来的工作中，研究人员计划通过添加多个在不同波段发出荧光的钙钛矿晶体层来扩展他们的设计，这将提供更好的紫外线波长分辨率。“解析波长的更好方法是使用双色纳米晶体，”Nie说。“这为您提供了更多的空间、更多的空间来解析紫外线波长。” Nie说，添加更多颜色调整的晶体层将提高该设备的癌症检测能力。“只有一层纳米晶体，”他继续说道，“肿瘤细胞中氨基酸的一些紫外线信号聚集在一起。如果我们使用双色晶体，它们就可以更好地分离。”

相关文章： ROHM已开始量产自动校正失调电压的零漂移运算放大器  尼吉康将推出“UTH”系列引线型线性铝电解电容器，105℃环境下工作寿命可长达5000小时  什么是机械键盘轴？机械键盘轴的区别  stc89c52rc是什么电子元件？stc89c52rc的参数/引脚图及功能和应用领域  活性炭是什么东西？活性炭的作用是什么？  成像技术在电子产品质量控制中的作用  Novocomms 利用 NovoSat 双端口天线减轻 L 频段负载  对讲机怎么用？对讲机怎么说话和接听？对讲机使用图解  英特尔：全新 Xeon CPU是目前市场上最适合人工智能的 CPU  适用于移动设备和可穿戴设备的4款电路保护器件  CSD是什么意思？电路交换数据业务为什么被取代？  2023年度客家电子商会盛典暨年底颁奖典礼  什么是网关？网关是什么意思？网关和路由器的区别  三安半导体和Luminus Devices合作销售功率半导体芯片  医疗应用传感器在提高医疗设备性能方面发挥着基础性作用  TI为小型电源转换器加入 GaN FET 晶体管  发烧友使用 AMD Ryzen 的 3D V-Cache 来生产微型、超快的伪 SSD  什么是cqc认证？cqc认证是什么意思？cqc认证与ccc认证的区别  纳米是什么单位？纳米有多小？带你走入纳米的世界  意法半导体宣布推出1200V耐压、车用SiC功率电源模块  祝贺获得正能量电子网的颁奖企业  DOS是什么意思？windows常用DOS命令列表  什么是SOC？SOC是什么意思？  电感单位是什么？电感单位换算公式与关系  英飞凌将1.2kV和2kV的SiC MOSFET半桥引入62mm模块封装  lm339是什么电子元件？lm339参数/工作原理/引脚图及功能等中文资料  3款高可靠性电路保护器件，更有效的过压保护  2023最受欢迎十大产品，5G和物联网设计在电子元件方面占据主导地位  ad620是什么电子元件？ad620的参数/工作原理/引脚图及功能等中文资料  英飞凌：新型 4.5kV 的IGBT模块可改变传输设计  瑞萨电子公布汽车处理器第五代 R-Car SoC  Alps Alpine推出了具有32 位 RISC CPU 的电容式传感器IC  中国首家！意行半导体推民用毫米波雷达MMIC解决方案  联想悄然推出了一款运行 Android 系统的商用投影仪  stm32f103是什么电子元件？stm32f103的功能作用和应用领域  直流屏是什么？直流屏的作用与原理  PL2303和CH340C哪个好？PL2303和CH340的区别  什么是熔断器？熔断器的作用与符号？  ESIM卡是什么意思?esim卡和sim卡有什么区别  mhz是什么意思？mhz等于多少hz？mhz、khz、ghz换算  罗姆的新型高功率激光二极管可扩展激光雷达范围  443端口是什么协议？443端口是干什么的？443端口和80端口的区别  城域网是什么意思？城域网和广域网的区别  Intel凭借酷睿Ultra处理器开启AI PC时代  读卡器是什么？读卡器是干嘛的？读卡器怎么用  Picocom 推出小型低功耗 5G 小型蜂窝 O-RU  固态光继电器应对高频、ATE 信号切换的方法  Arbe 发布 48 RX x 48 TX 量产雷达处理器  什么是usb调试模式？华为/小米/Oppo/Vivo/手机usb调试在哪  ON 的 Hyperlux LP 图像传感器可延长电池寿命