大晶粒鈣鈦礦薄膜助力智能眼鏡系統構建

人類獲取的信息70%以上來源于視覺，眼睛是生物采集的關鍵感知器官之一。其中，眼動追蹤傳感器在無干擾、隱蔽監測人類視覺行為方面展現出潛力。目前，多數眼動追蹤設備依賴復雜的傳感系統，圖像處理過程繁瑣且設備體積較大；而基于隱形眼鏡的侵入式方案具備一定便攜性但測量精度有限，并可能引發異物引入的不適感。因此，探討高成本效益、操作便捷、高精度追蹤眼球信號策略具有重要意義。

中國科學院化學研究所綠色印刷實驗室宋延林/蘇萌團隊開展了可控印刷多維度、多功能微納傳感器件等方面的研究并取得了進展。近期，該團隊基于仿生礦化策略，在玻璃基底上制備了大晶粒鈣鈦礦薄膜，并構建了集成鈣鈦礦光電探測器的智能眼鏡系統，實現了基于眼球操控的人機交互展示。這一策略通過引入聚丙烯酸鈉界面層，鈍化薄膜缺陷，促進高質量鈣鈦礦薄膜生長。基于此，鈣鈦礦光電傳感器在500 Lux光照條件下，實現了接近300倍的開關比，展現出22.09 A/W的光響應性能。

進一步，該研究將高性能鈣鈦礦光電傳感器陣列集成為可穿戴智能眼鏡。通過卷積神經網絡算法優化，智能眼鏡可以實現眼球運動的高精度識別。研究顯示，在角度分辨率5°測試條件下，智能眼鏡識別準確率達99.86%；對于9種不同指令，智能眼鏡識別準確率達99.08%。同時，操控者通過控制眼球軌跡，可在復雜場景中操控模型汽車準確行進，展現出良好的人機交互能力。

相關研究成果發表在《先進材料》（Advanced Materials）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、科學技術部、中國科學院和北京分子科學國家研究中心的支持。