Глаз из желе сжимается от света и видит вечно: автофокус без батареек, точность микроскопа, 0 проводов. Роботы прозрели

Учёные из Технологического института Джорджии создали искусственный глаз, который умеет сам фокусироваться под действием света — без батареек, проводов и электроники. Механизм работает за счёт гибкого гидрогеля, который сжимается или расширяется при изменении температуры, тем самым подстраивая линзу. Такая система может стать основой для мягких роботов и носимых устройств, где обычные камеры слишком громоздки или чувствительны к внешним условиям. Сенсор реагирует даже на слабое освещение и способен различать мельчайшие детали — вплоть до волосков на лапке муравья или микроскопических частиц пыльцы.

В основе устройства — прозрачная линза из полимера, окружённая кольцом из гидрогеля и закреплённая в миниатюрной рамке. По принципу действия конструкция напоминает человеческий глаз: при изменении освещения кольцо то сжимает, то расслабляет линзу, наводя резкость. Гидрогель состоит из тонкой сетки полимерных цепочек, которые удерживают воду и реагируют на температуру. Когда материал нагревается, он теряет влагу и уменьшается в объёме, при охлаждении — впитывает жидкость и увеличивается.

Чтобы заставить материал реагировать на свет, исследователи добавили в него частицы оксида графена. Этот тёмный наполнитель поглощает излучение и нагревает гидрогель, который в ответ сжимается и слегка деформирует полимерную линзу. В результате система автоматически фокусируется, когда становится ярко, и возвращается в исходное положение, когда освещение уменьшается. Вся работа происходит без участия электроники: свет не только освещает объект, но и сам управляет фокусом.

Команда проверила, насколько точно новая линза может видеть, установив её вместо стеклянного объектива в обычный микроскоп. Испытания показали, что она различает детали размером всего в несколько микрометров. Например, учёные смогли рассмотреть промежуток шириной около четырёх микрометров между коготками клеща, нити грибов толщиной пять микрометров и отдельные волоски на лапке муравья толщиной около девяти микрометров.

Сейчас исследователи разрабатывают более сложную систему, в которой линза объединена с микроканалами и клапанами из того же материала. Свет в этом случае управляет не только фокусировкой, но и движением жидкости внутри микроскопического механизма. То есть один и тот же луч обеспечивает изображение и одновременно служит источником энергии.

Материал можно настраивать под разные задачи, меняя состав гидрогеля, количество оксида графена или толщину кольца. За счёт этого линза может реагировать на разные диапазоны света и имитировать зрение животных. Например, вертикальную щель кошачьего зрачка, которая помогает различать замаскированные формы, или сложную сетчатку каракатицы, позволяющую видеть оттенки, недоступные человеческому глазу.