Une équipe de chercheurs de l'Université du Minnesota a, pour la première fois, entièrement imprimé en 3D un réseau de récepteurs de lumière sur une surface hémisphérique. Cette découverte marque une étape importante vers la création d'un « œil bionique » qui pourrait un jour aider les personnes aveugles ou voyantes à mieux voir.

La recherche est publiée aujourd'hui dans Matériaux avancés , une revue scientifique à comité de lecture couvrant la science des matériaux. L'auteur détient également le brevet des dispositifs semi-conducteurs imprimés en 3D.

"Les yeux bioniques sont généralement considérés comme de la science-fiction, mais maintenant nous sommes plus proches que jamais en utilisant une imprimante 3D multimatériaux, " a déclaré Michael McAlpine, co-auteur de l'étude et professeur agrégé de génie mécanique à l'Université du Minnesota Benjamin Mayhugh.

Les chercheurs ont commencé avec un dôme de verre hémisphérique pour montrer comment ils pouvaient surmonter le défi d'imprimer de l'électronique sur une surface incurvée. À l'aide de leur imprimante 3D personnalisée, ils ont commencé avec une encre de base de particules d'argent. L'encre distribuée est restée en place et a séché uniformément au lieu de couler sur la surface incurvée. Les chercheurs ont ensuite utilisé des matériaux polymères semi-conducteurs pour imprimer des photodiodes, qui transforment la lumière en électricité. L'ensemble du processus prend environ une heure.

McAlpine a déclaré que la partie la plus surprenante du processus était l'efficacité de 25% dans la conversion de la lumière en électricité qu'ils ont obtenue avec les semi-conducteurs entièrement imprimés en 3D.

"Nous avons un long chemin à parcourir pour imprimer régulièrement de l'électronique active de manière fiable, mais nos semi-conducteurs imprimés en 3D commencent maintenant à montrer qu'ils pourraient potentiellement rivaliser avec l'efficacité des dispositifs semi-conducteurs fabriqués dans des installations de microfabrication, " dit McAlpine. " De plus, on peut facilement imprimer un dispositif semi-conducteur sur une surface courbe, et ils ne peuvent pas."

McAlpine et son équipe sont connus pour intégrer l'impression 3D, électronique, et la biologie sur une seule plateforme. Ils ont attiré l'attention internationale il y a quelques années pour l'impression d'une "oreille bionique". Depuis, ils ont des organes artificiels réalistes imprimés en 3D pour la pratique chirurgicale, tissu électronique qui pourrait servir de « peau bionique, " l'électronique directement sur une main en mouvement, et des cellules et des échafaudages qui pourraient aider les personnes vivant avec des lésions de la moelle épinière à retrouver une certaine fonction.

La volonté de McAlpine de créer un œil bionique est un peu plus personnelle.

"Ma mère est aveugle d'un œil, et chaque fois que je parle de mon travail, elle dit, « Quand allez-vous m'imprimer un œil bionique ? » », a déclaré McAlpine.

McAlpine dit que les prochaines étapes consistent à créer un prototype avec plus de récepteurs de lumière qui sont encore plus efficaces. Ils aimeraient également trouver un moyen d'imprimer sur un matériau hémisphérique souple pouvant être implanté dans un vrai œil.

L'équipe de recherche de McAlpine comprend Ruitao Su, étudiant diplômé en génie mécanique de l'Université du Minnesota, chercheurs postdoctoraux Sung Hyun Park, Shuang-Zhuang Guo, Kaiyan Qiu, Daeha Jeune, Fanben Meng, et l'étudiant de premier cycle Jaewoo Jeong.