Un team di ricercatori dell'Università del Minnesota ha, per la prima volta, ha stampato completamente in 3D una serie di recettori di luce su una superficie emisferica. Questa scoperta segna un passo significativo verso la creazione di un "occhio bionico" che un giorno potrebbe aiutare i non vedenti a vedere o i vedenti a vedere meglio.

La ricerca è pubblicata oggi in Materiale avanzato , una rivista scientifica peer-reviewed che si occupa di scienza dei materiali. L'autore detiene anche il brevetto per i dispositivi semiconduttori stampati in 3D.

"Gli occhi bionici sono generalmente pensati come fantascienza, ma ora siamo più vicini che mai utilizzando una stampante 3D multimateriale, " ha detto Michael McAlpine, coautore dello studio e professore associato di ingegneria meccanica dell'Università del Minnesota Benjamin Mayhugh.

I ricercatori hanno iniziato con una cupola di vetro semisferica per mostrare come superare la sfida della stampa di componenti elettronici su una superficie curva. Usando la loro stampante 3D personalizzata, hanno iniziato con un inchiostro di base di particelle d'argento. L'inchiostro erogato è rimasto in posizione e si è asciugato uniformemente invece di scorrere lungo la superficie curva. I ricercatori hanno quindi utilizzato materiali polimerici semiconduttori per stampare fotodiodi, che convertono la luce in elettricità. L'intero processo dura circa un'ora.

McAlpine ha affermato che la parte più sorprendente del processo è stata l'efficienza del 25% nella conversione della luce in elettricità ottenuta con i semiconduttori completamente stampati in 3D.

"Abbiamo una lunga strada da percorrere per stampare regolarmente elettronica attiva in modo affidabile, ma i nostri semiconduttori stampati in 3D stanno ora iniziando a dimostrare che potrebbero potenzialmente competere con l'efficienza dei dispositivi semiconduttori fabbricati in strutture di microfabbricazione, " ha detto McAlpine. "Inoltre, possiamo facilmente stampare un dispositivo a semiconduttore su una superficie curva, e non possono".

McAlpine e il suo team sono noti per l'integrazione della stampa 3D, elettronica, e biologia su un'unica piattaforma. Hanno ricevuto l'attenzione internazionale alcuni anni fa per aver stampato un "orecchio bionico". Da allora, hanno organi artificiali realistici stampati in 3D per la pratica chirurgica, tessuto elettronico che potrebbe fungere da "pelle bionica, " l'elettronica direttamente su una mano in movimento, e cellule e impalcature che potrebbero aiutare le persone che vivono con lesioni del midollo spinale a recuperare alcune funzioni.

La spinta di McAlpine a creare un occhio bionico è un po' più personale.

"Mia madre è cieca da un occhio, e ogni volta che parlo del mio lavoro, lei dice, 'Quando mi stamperai un occhio bionico?'", ha detto McAlpine.

McAlpine afferma che i prossimi passi sono creare un prototipo con più recettori di luce che siano ancora più efficienti. Vorrebbero anche trovare un modo per stampare su un materiale semisferico morbido che può essere impiantato in un occhio reale.

Il team di ricerca di McAlpine comprende lo studente laureato in ingegneria meccanica dell'Università del Minnesota Ruitao Su, ricercatori post-dottorato Sung Hyun Park, Shuang-Zhuang Guo, Kayan Qiu, Daeha Joung, Fanben Meng, e lo studente universitario Jaewoo Jeong.