Эти контактные линзы дают людям инфракрасное зрение — даже при закрытых глазах

Технология научно-фантастической науки использует наночастицы для преобразования инфракрасного света в видимый свет, который могут видеть люди.

У людей есть новый способ видеть инфракрасный свет, без необходимости в неуклюжих очках ночного видения. Исследователи изготали первые контактные линзы для передачи инфракрасного зрения - и устройства работают даже тогда, когда у людей закрыты глаза.

Команда, стоящая за изобретением, возглавляемая учеными из Университета науки и технологий Китая (USTC) в Хэфэй, дала линзам свою силу, наполнив их наночастицами, которые преобразуют ближний инфракрасный свет в диапазоне 800–1,600 нанометров в видимый свет с более короткой длиной волны, который могут видеть люди, в диапазоне 400–700 нанометров. По оценкам исследователей, линзы стоят около 200 долларов США за пару.

Технология, которая была подробно описана в Cell 22 мая, "невероятно крутая, как что-то из научно-фантастического фильма", - говорит Сяомин Ли, химик из Университета Фудань в Шанхае, Китай. Это открывает «новые возможности для понимания окружающего нас мира», добавляет он.

Плюсы и минусы

Ближний инфракрасный свет находится за пределами диапазона длин волн, которые люди обычно могут обнаружить. Некоторые животные могут чувствовать инфракрасный свет, хотя, вероятно, недостаточно хорошо, чтобы сформировать изображения.

Очки ночного видения позволяют людям видеть инфракрасное излучение, но они громоздкие и требуют источника питания для работы. Новые объективы избегают этих ограничений, а также предлагают более богатые, разноцветные инфракрасные изображения, которые обычно не делают очки ночного видения, которые работают на монохромной зеленой шкале.

Тем не менее, у объективов есть свои недостатки. Поскольку встроенные наночастицы рассеивают свет, изображения, создаваемые линзами, размыты. Команда Частично исправил это, введя технологию в очки с дополнительными линзами, которые перенаправляют свет. Более того, в отличие от очков ночного видения, которые усиливают свет для обнаружения низкоуровневых инфракрасных сигналов, линзы позволяют пользователям видеть только интенсивные инфракрасные сигналы, такие как те, которые излучаются светоизлучающими диодами (светодиодами).

По этим причинам некоторые критики не считают, что линзы окажутся полезными. "Я не могу придумать ни одного приложения, которое не было бы принципиально проще с инфракрасными очками", - говорит Глен Джеффри, нейробиолог из Университетского колледжа Лондона, который специализируется на здоровье глаз. «Эволюция избежала этого по уважительной причине».

Тем не менее, авторы считают, что их линзы могут быть дополнительно оптимизированы и предвидят несколько возможных применений для изобретения. Например, носители смогут читать антиподдельные знаки, которые излучают инфракрасные длины волн, но в остальном невидимы для человеческого глаза, говорит соавтор Юцянь Ма, нейробиолог из USTC.

Ли, который не участвовал в работе, предлагает другую возможность: линзы могут носить врачи, проводящие почти инфракрасную флуоресценцию, для прямого обнаружения и удаления раковых поражений «не полагаясь на громоздкое традиционное оборудование».

«Восхитный момент»

Чтобы создать контактные линзы, ученые опирались на предыдущие исследования, в которых они давали мышам инфракрасное зрение, вводя наночастицы в сетчатку животных. На этот раз они приняли менее инвазивный подход и добавили наночастицы из редкоземельных металлов, включая иттербий и эрбий, в суп из полимерных строительных блоков для формирования мягких линз, а затем протестировали их на безопасность.

По словам Ма, главная задача заключалась в том, чтобы упаковать достаточное количество наночастиц в линзы, чтобы преобразовать достаточное количество инфракрасного света в обнаруживаемый видимый свет, не изменяя при этом иначе Оптические свойства линз, включая их прозрачность.

Тесты на мышах показали, что животные, носящие линзы, как правило, выбирали темную коробку, которая считалась «безопасной», вместо той, освещенной инфракрасным светом, в то время как мыши без линз не относили предпочтения ни к одной коробке. Люди, носящие линзы, могли видеть мерцающий инфракрасный свет от светодиода достаточно хорошо, чтобы как улавливать сигналы азбуки Морзе, так и чувствовать, из какого направления сигналы исходят. Производительность линз даже улучшилась, когда участники закрыли глаза, потому что ближний инфракрасный свет легко проникает в веки, в то время как видимый свет, который мог мешать формированию изображения, делает это в меньшей степени.

"Свидеть, как люди носят контактные линзы и успешно видеть инфракрасные вспышки, несомненно, было волнующим моментом", - говорит Ма.

Теперь команда планирует найти способы впихнуть больше наночастиц в линзы и надеется разработать частицы, которые могут преобразовывать свет с более высокой эффективностью, чтобы повысить чувствительность технологии. "Мы преодолели физиологические ограничения человеческого зрения, как будто открывая совершенно новое окно в мир", - говорит Ма.