Człowiek widzi światło w zakresie fal od ok. 400 do 700 nanometrów, podczas gdy fale podczerwone rozciągają się od 700 do 2500 nm. Mimo że możemy je poczuć jako ciepło, nie jesteśmy w stanie ich zobaczyć – aż do teraz.
Czytaj też: Soczewki kontaktowe, jakich jeszcze nie było. Wykryją jaskrę i uratują nasz wzrok
Zespół naukowców z Uniwersytetu Nauki i Technologii Chin postanowił to zmienić. Po wcześniejszych eksperymentach z iniekcją nanocząsteczek do siatkówki myszy, które umożliwiły im widzenie w bliskiej podczerwieni (NIR), badacze postanowili opracować mniej inwazyjną metodę. Efektem ich pracy są innowacyjne soczewki kontaktowe nasączone nanocząsteczkami złota oraz fluorku sodowo-gadoliniowego domieszkowanego iterbem i erbem. Ten wyjątkowy skład sprawia, że soczewki potrafią przekształcać niewidzialne fale podczerwone w widzialne światło – proces znany jako konwersja w górę (upconversion). Co kluczowe: cała technologia nie wymaga żadnego zasilania!
Te soczewki kontaktowe pozwolą widzieć podczerwień
W pierwszym etapie badań soczewki przetestowano na myszach. Zwierzęta, którym je założono, unikały przestrzeni oświetlonej światłem podczerwonym, wybierając raczej całkowicie ciemne pomieszczenie. Myszy z grupy kontrolnej nie wykazywały podobnych preferencji, co sugeruje, że nowe soczewki umożliwiały detekcję światła NIR.
Czytaj też: Optometryści pójdą z torbami? Te soczewki zrewolucjonizują okulistykę
W kolejnym etapie przeprowadzono testy z udziałem ludzi. Uczestnicy eksperymentu, wyposażeni w soczewki, potrafili rozpoznać zakodowany sygnał Morse’a emitowany przy użyciu impulsów w zakresie podczerwieni. Co zaskakujące, sygnały były odbierane wyraźniej, gdy uczestnicy mieli zamknięte oczy. Działo się tak dlatego, że powieki skutecznie blokują światło widzialne, ale nie promieniowanie podczerwone – co pozwalało wyeliminować zakłócenia i lepiej skupić się na impulsach NIR.
Kolejnym osiągnięciem zespołu badawczego było zaprojektowanie nanocząsteczek tak, by różne długości fal podczerwieni przekształcały się w różne kolory widzialne. Fale o długości 980 nm pojawiały się jako niebieskie, 808 nm jako zielone, a te powyżej 1532 nm – jako czerwone. Ten system kodowania kolorów może znacznie zwiększyć zdolność interpretowania scen i struktur otoczenia, a także pomóc osobom z daltonizmem w rozróżnianiu barw.
Zespół opracował również specjalne okulary wspierające pracę soczewek, dzięki którym można uzyskać jeszcze wyraźniejszy obraz. Dalsze badania koncentrują się na zwiększeniu czułości soczewek, które jak dotąd potrafią przetwarzać jedynie promieniowanie NIR emitowane przez źródła LED. Szczegóły opisano w czasopiśmie Cell.
Prof. Tian Xue, neurobiolog z Uniwersytetu Nauki i Technologii Chin oraz główny autor publikacji, mówi:
Nasze badania otwierają drogę dla nieinwazyjnych, noszonych urządzeń, które umożliwiają ludziom superwidzenie. Istnieje wiele potencjalnych zastosowań tej technologii już dziś. Mogą one obejmować bezpieczeństwo, ratownictwo, szyfrowanie komunikacji, a nawet wykrywanie fałszerstw.
Technologia ta nie tylko przybliża nas do rozszerzonego postrzegania rzeczywistości w stylu SF, ale też wskazuje nowy kierunek dla przemysłu optycznego, medycznego i wojskowego. Jeśli dalsze badania potwierdzą jej skuteczność i bezpieczeństwo, już niedługo soczewki z superzmysłem mogą znaleźć się na rynku konsumenckim – i nie tylko po to, by poprawiać wzrok.