Kompakte Lichtsensoren bestimmen Richtung einfallenden Lichts

Geckos und viele andere Tiere haben Köpfe, die zu klein sind, um die Geräuschquelle wie Menschen zu orten: mit weit auseinanderliegenden Ohren. Stattdessen haben sie einen winzigen Tunnel durch ihren Kopf, der misst, wie eintreffende Schallwellen herumprallen, um herauszufinden, aus welcher Richtung sie kamen.

Ein ähnliches System zur Erkennung des Einfallswinkels von Licht wurde entwickelt, das winzigen Kameras ermöglichen könnte, zu erkennen, woher Licht kommt, ohne den Aufwand einer großen Linse, die der typische Weg zur Bestimmung der Lichtrichtung ist. Diese winzigen Detektoren könnten Lichtmerkmale wie Farbe, Polarität und Einfallswinkel aufzeichnen. Detailliertere Lichterkennung könnte Fortschritte bei linsenlosen Kameras, Augmented Reality und robotischem Sehen unterstützen, was für autonome Autos wichtig ist.

Wenn ein Schall nicht direkt über dem Gecko-Kopf kommt, stiehlt ein Trommelfell im Wesentlichen etwas der Schallwellenenergie, die sonst zum anderen durchtunneln würde. Diese Interferenz hilft dem Gecko zu verstehen, woher ein Schall kommt. Diese Struktur wurde im Photodetektor nachgeahmt, indem zwei Silizium-Nanodrähte – jeder etwa 100 Nanometer im Durchmesser – nebeneinander wie die Gecko-Trommelfelle angeordnet wurden. Sie sind so nah positioniert, dass, wenn eine Lichtwelle unter einem Winkel einfällt, der dem Lichtquelle nähere Draht mit den Wellen interferiert, seinen Nachbarn trifft und im Grunde einen Schatten wirft. Der erste Draht, der das Licht detektiert, sendet dann den stärksten Strom. Durch Vergleich des Stroms in beiden Drähten können die Forscher den Winkel einfallender Lichtwellen bestimmen.