从鱼到纤维:3D纳米打印的光学神经杆,用于多集成的水下检测
Liangye Li1, Xuhao Fan2, Geng Chen1
1National Engineering Research Center for Next Generation Internet Access System (NGIA), School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, Hubei, China.
Nature communications
|August 12, 2025
概括
研究人员开发了一种生物模拟光纤神经杆 (BOFN),灵感来自鱼类感官细胞. 这种新型设备提供先进的水下探测和通信,模仿海洋应用的自然系统.
科学领域:
- 生物模拟学和传感器技术
- 海洋工程 海洋工程
- 光学物理学 光学物理学
背景情况:
- 鱼类通过专门的神经巨细胞表现出特殊的水下感官能力.
- 现有的人工水下传感器很难与鱼类感官系统的灵敏度和多模式集成相匹配.
- 开发生物灵感传感器对于推动水下勘探和监测至关重要.
研究的目的:
- 设计和制造生物模拟光纤神经杆 (BOFN) 用于多功能水下检测和通信.
- 为了提高传感性能,利用协同的光机械相互作用.
- 创建一个紧而稳定的生物传感器,灵感来自鱼类神经大师.
主要方法:
- 采用了异质集成技术,涉及连续的秒激光直接写入和沉积.
- 开发了一种仿生设计,模仿鱼类神经巨细胞的结构和功能.
- 将BOFN集成到机动鱼原型中进行系统级测试.
主要成果:
- 实现了172.24V/kPa的高声敏度和8560.72nm/m/s的海洋流灵敏度.
- 展示了BOFN原型在声学传感,目标成像和水下通信方面的能力.
- 确认了制造的BOFN的紧尺寸和可靠的稳定性.
结论:
- 开发的BOFN为水下环境提供了一个有前途的全光学生物传感解决方案.
- 这项技术为海洋资源勘探和生态系统保护开辟了新的可能性.
- 生物仿真方法为下一代水下传感器提供了有效的范式.
