Science Advances：基于柔性无机微激光阵列完成光子皮肤功效

起源：化学所 2021-08-10 07:44

天然智能皮肤是指可能仿照或加强人体皮肤功效的柔性功效元器件，在安康监测、人机交互、加强事实、义肢和仿生气希望器人等畛域有紧张利用。柔性电子学在天然智能皮肤设计方面已取得停顿，而以光子作为旌旗灯号载体的柔性光子学具备非侵入性、超敏锐性、无电磁烦扰，以及并行处置等优点，无望进一步推动天然智能皮肤的倒退。近年来，中国迷信院化学研讨所光化学院重点试验室研讨员赵长生课题组致力

天然智能皮肤是指可能仿照或加强人体皮肤功效的柔性功效元器件，在安康监测、人机交互、加强事实、义肢和仿生气希望器人等畛域有紧张利用。柔性电子学在天然智能皮肤设计方面已取得停顿，而以光子作为旌旗灯号的柔性光子学具备非侵入性、超敏锐性、无电磁烦扰，以及并行处置等优点，无望进一步推动天然智能皮肤的倒退。

近年来，中国迷信院化学研讨所光化学院重点试验室研讨员赵长生课题组致力于无机光子学资料、无机激光资料的相关研讨任务。后期研讨标明，无机激光器的输入旌旗灯号对光、热、化学等刺激具备十分敏锐的反馈（J. Am. Chem. Soc.、Acc. Chem. Res.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.），无望用于修建高敏锐传感器件。该团队摸索柔性无机激光资料的可节制备（Sci. Adv.、Nat. Commun.、Sci. China Mater.、Acc. Mater. Res.），为终极完成具备传感功效的柔性光子皮肤奠基了根底。

联合无机激光资料在高敏锐传感和可控加工等方面的劣势，赵长生课题组初次提出了基于柔性无机微纳激光阵列完成天然光子皮肤的新思绪（图1）。基于无机激光阵列的年夜规模柔性光子学传感网络的设计和修建是完成天然光子皮肤的症结。针对这一成绩，研讨职员倒退出一种双层电子束直写技术，完成了全无机柔性微腔激光阵列的年夜规模制备，进而设计了基于耦合腔构造的光子学传感器网络，展现了其类皮肤的机器传感利用。科研职员应用该技术，在柔性聚合物衬底上年夜规模制备了三维撑持型无机微盘构造。该构造可以无效地克制光场向衬底的泄露，赋予微盘腔强光学限域才能，并可以无效地克制衬底应力对微盘腔光子学性能的烦扰，赋予微盘腔优异的机器稳定性。基于撑持型微盘构造，该研讨完成了低阈值高韧性的柔性微激光阵列，可用作高性能传感旌旗灯号源。

研讨职员进一步将如许的微盘修建成耦合微盘腔，完成了单模激光输入，显着地加强了传感旌旗灯号的可辨识度与精确度。在此根底上，科研团队将一个悬浮微米线波导集成到耦合微腔上，修建了对柔性衬底形变相应的传感单位，并用于人体活动探测。作为一种观点性的光子皮肤展现，研讨团队将柔性耦合线-盘传感芯片贴附在人手模子上，完成了多种手势的辨认（图2）。准绳上，一切伴无关节活动的人体举措都可以用柔性耦合线-盘传感芯片进行辨认。这种新型柔性光子学芯片在人的本体感觉重构、人机交互和机械人自维护体系等畛域具备普遍的利用前景。（ bioon）

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