近日，暨南大学物理系麦文杰教授团队在光学领域顶级期刊Light Sci. Appl.在线发表了题为“Perovskite-based color camera inspired by human visual cells”的研究论文。
论文报道了一种受人类视觉细胞启发的高分辨率钙钛矿彩色相机，如图1所示。该相机基于RGBW钙钛矿基光电探测器，以模拟人眼的L、M、S视锥细胞和视杆细胞，并结合了预先设计的图案照明和图像重建技术，可以在漫反射模式下实现256×256像素的高分辨率图像，优于目前最先进的钙钛矿基人造眼或其他钙钛矿基成像系统。此外，该仿生相机还具有独特的人眼明/暗视觉特性，在明亮环境下具有彩色高分辨率成像能力，在弱光环境下具有灰度轮廓成像能力。该工作发表后受到中国光学、两江科技评论等多家媒体的报道。
图1：人眼视觉细胞启发的钙钛矿彩色相机。(a) 由眼球和大脑组成的人眼视觉系统，特写了人眼视网膜中的负责彩色成像的红绿蓝视锥细胞和负责弱光轮廓感知的视杆细胞。(b) 本论文提出的钙钛矿彩色成像系统，其中红绿蓝白钙钛矿探测器分别用于模仿人眼的红绿蓝视锥细胞和视杆细胞。
该论文通讯作者为暨南大学麦文杰教授和中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士。这也是继在Adv. Funct. Mater.、Adv. Mater.等高水平期刊发表系列论文后，该团队在新型光电单探测器成像领域的又一重要成果。
图2. 钙钛矿广角成像系统
在2022年Adv. Mater.工作中，如图2所示，该团队将柔性钙钛矿光电探测器作为广角光收集器结合傅里叶单像素成像技术开发了一套视野角度可调的钙钛矿广角拍摄成像系统，其最大拍摄角度可超过150°，并且一定程度上抑制了桶型畸变问题。
图3. 基于算法的钙钛矿单探测器成像系统
在2021年Adv. Funct. Mater.工作中，该团队将傅里叶单像素成像算法与全无机非铅Cs3Bi2I9钙钛矿探测器结合（图3），首次实现了钙钛矿探测器256×256像素的漫反射成像演示，并且结合算法特点，提出了新型光电材料作为本成像技术应用的具体判据，为其未来成像应用提供了科学依据。
本系列工作特别感谢暨南大学光电工程系的钟金钢教授和张子邦副教授的大力支持。该系列工作得到了国家自然科学基金委面上项目和青年基金的资助。
团队在该领域的系列成果列表:
[1] Perovskite-based color camera inspired by human visual cells, Light: Science & Applications 2023, 12 (1), 43.
[2] Perovskite wide-angle field-of-view camera, Advanced Materials 2022, 34 (41), 2206957.
[3] Achieving 256×256-pixel color images by perovskite-based photodetectors coupled with algorithms. Advanced Functional Materials 2021, 31 (37), 2104320.