Soczewki, które zapewniają widzenie w podczerwieni. Nawet przy zamkniętych oczach

Nowe soczewki kontaktowe, w przeciwieństwie do tradycyjnych gogli noktowizyjnych, nie wymagają źródła zasilania i umożliwiają użytkownikowi widzenie wielu długości fal podczerwieni. Do tego oferują bogatsze, wielokolorowe obrazy, których zwykle nie oferują gogle noktowizyjne. Ponieważ są przezroczyste, użytkownicy mogą jednocześnie widzieć zarówno światło podczerwone, jak i widzialne. Jednak widzenie w podczerwieni jest znacznie lepsze, gdy użytkownik ma zamknięte oczy.

Soczewki kontaktowe, dzięki którym widać w podczerwieni, zostały opisane w czasopiśmie "Cell" (DOI: 10.1016/j.cell.2025.04.019).

Technologia zastosowana w nowych soczewkach kontaktowych wykorzystuje nanocząsteczki, które pochłaniają światło podczerwone i przekształcają je w zakres długości fal, który potrafią odbierać nasze oczy, czyli w światło widzialne, którego zakres wynosi od 380 do 780 nanometrów. Nanocząsteczki umożliwiają wykrywanie światła bliskiej podczerwieni, czyli światła podczerwonego w zakresie o długości fali od 780 nm do 1600 nm. Niektóre zwierzęta mogą dostrzegać światło podczerwone.

Naukowcy wcześniej wykazali w testach, że te nanocząsteczki umożliwiają też widzenie w podczerwieni u myszy, gdy wstrzyknięto im je do siatkówki. Jednak chcieli opracować mniej inwazyjną opcję, a soczewki doskonale do tego się nadawały. Połączyli nanocząsteczki wykonane z metali ziem rzadkich, w tym iterbu i erbu z elastycznymi, nietoksycznymi polimerami, które są stosowane w standardowych miękkich soczewkach kontaktowych i przetestowali ich działanie na ludziach, jak i myszach.

Myszy z soczewkami wykazywały zachowania sugerujące, że potrafią widzieć w podczerwieni. Ich fizjologia też to sugerowała – ich źrenice zwężały się w obecności światła podczerwonego, a skanowanie mózgu wykazało, że światło podczerwone powodowało aktywność ich ośrodków przetwarzania wzrokowego.

U ludzi soczewki kontaktowe na podczerwień umożliwiały dostrzeżenie migających sygnałów w podczerwienie emitowanych przez diody LED. Ludzie bez problemów potrafili wskazać, z którego kierunku dociera światło. – Bez soczewek kontaktowych badana osoba nie widziała nic, ale po ich założeniu wyraźnie dostrzegała migotanie światła podczerwonego – przyznał Tian Xue z University of Science and Technology of China.

Intrygującym odkryciem jest to, że użytkownicy widzieli światło podczerwone nawet z zamkniętymi powiekami. Co więcej, soczewki wydawały się wówczas działać nawet lepiej niż z otwartymi oczami. Dzieje się tak dlatego, że światło podczerwone wnika głębiej w skórę niż światło widzialne, więc powieki zasadniczo nie stanowią przeszkody dla podczerwieni.

– Odkryliśmy, że gdy badany zamykał oczy, był w stanie lepiej odbierać te migoczące diody, ponieważ światło bliskiej podczerwieni przenika przez powiekę skuteczniej niż światło widzialne, więc występuje mniej zakłóceń ze strony światła widzialnego – wyjaśnił Xue.

– Nasze badania otwierają potencjał nieinwazyjnych urządzeń do noszenia, które zapewnią ludziom superwizję. Istnieje wiele potencjalnych zastosowań tego materiału. Na przykład migoczące światło podczerwone może być używane do przesyłania informacji w celach bezpieczeństwa, ratownictwa, szyfrowania lub przeciwdziałania fałszerstwom – powiedział Xue.

Dodatkowa modyfikacja soczewek kontaktowych pozwala użytkownikom identyfikować różne części widma światła podczerwonego. Oprócz umożliwienia użytkownikom postrzegania większej ilości szczegółów w widmie podczerwieni, nanocząsteczki można zmodyfikować, aby pomóc osobom z daltonizmem postrzegać długości fal, których w przeciwnym razie nie byliby w stanie wykryć.

Nowo opracowane soczewki kontaktowe mają ograniczoną zdolność do uchwycenia drobnych szczegółów. To ze względu na ich bliskie sąsiedztwo z siatkówką, co powoduje rozpraszanie przekształconego światła. Dlatego zespół opracował również okulary wykorzystujące tę technologię, co umożliwiło uczestnikom postrzeganie świata w podczerwieni z wyższą rozdzielczością.

Jednak nowe soczewki nie zapewniają jeszcze szczegółowego widzenia w nocy. Obecnie są w stanie wykryć jedynie promieniowanie podczerwone emitowane przez "wysokiej intensywności, wąskopasmowe diody LED", ale naukowcy pracują nad zwiększeniem czułości nanocząsteczek, aby mogły wykrywać inne zakresy światła podczerwonego. Naukowcy szacują, że koszt produkcji soczewek wyniesie około 200 USD za parę.

Źródło: Nature, New Scientist, Cell Press, fot. Yuqian Ma, Yunuo Chen, Hang Zhao/ CC BY-SA