Nowatorskie soczewki kontaktowe z Chin pozwalają widzieć świat w podczerwieni, nawet przy zamkniętych oczach. Technologia ta może zmienić nie tylko sposób postrzegania rzeczywistości, ale i przyszłość diagnostyki medycznej, wojskowości oraz życia codziennego.
Naukowcy z Uniwersytetu Nauki i Technologii Chin (USTC) stworzyli przełomowe soczewki kontaktowe, które umożliwiają widzenie w kolorze w zakresie bliskiej podczerwieni (NIR) – i to przy zamkniętych oczach. Dzięki nanocząsteczkom zdolnym do konwersji światła soczewki te mogą zrewolucjonizować postrzeganie otaczającego nas świata. Ich zastosowania obejmują m.in. medycynę, wojsko oraz technologie wspierające osoby niewidome.
Chiński Uniwersytet Nauki i Technologii (University of Science and Technology of China – USTC) dokonał znaczącego przełomu technologicznego w dziedzinie optyki i biomedycyny. Zespół badawczy pod kierownictwem profesora Tiana Xue opracował soczewki kontaktowe wykorzystujące nanocząsteczki konwertujące promieniowanie bliskiej podczerwieni (upconversion nanoparticles, UCNPs), które umożliwiają użytkownikowi widzenie światła podczerwonego w kolorze – nawet przy zamkniętych powiekach.
Badania rozpoczęto od przeprowadzenia eksperymentów na myszach, którym bezpośrednio do siatkówki wstrzyknięto nanocząsteczki UCNPs. Mimo że metoda ta pozwoliła osiągnąć efekt widzenia w podczerwieni, była zbyt inwazyjna, by można ją było zastosować u ludzi. Dlatego zespół USTC opracował nową technikę: integrację UCNPs z materiałem soczewkowym. Udział nanocząsteczek w materiale wynosił 7–9%, co pozwoliło zachować ponad 90% przezroczystości w zakresie światła widzialnego.
W testach z udziałem ludzi uczestnicy noszący nowe soczewki byli w stanie rozpoznać migające sygnały podczerwieni oraz kierunek ich pochodzenia. Co istotne – widzenie w podczerwieni poprawiało się, gdy zamykali oczy, ponieważ promieniowanie NIR lepiej przenika przez powieki niż światło widzialne, które jest wtedy blokowane.
„Dzięki tym soczewkom osiągnęliśmy widzenie w kolorze w zakresie bliskiej podczerwieni u ludzi, co pozwala kodować znacznie więcej informacji w tym paśmie”
– napisali autorzy w artykule opublikowanym w czasopiśmie „Cell”.
Alternatywne badania i inne ośrodki
Nad zwiększeniem możliwości ludzkiego wzroku w zakresie promieniowania podczerwonego pracują również inne zespoły badawcze na świecie. Naukowcy z Uniwersytetu Michigan opracowali czujnik oparty na grafenie, który jest na tyle cienki, że mógłby zostać zintegrowany z soczewkami kontaktowymi. Czujnik ten działa poprzez przekształcenie światła podczerwonego na sygnały elektryczne, które można przetworzyć na obraz widzialny. Technologia ta wciąż jest jednak na wczesnym etapie i nie została jeszcze przetestowana na ludziach.
Z kolei inne zespoły badawcze pracują nad tzw. obrazowaniem upconversion za pomocą szerokopasmowych laserów, które mogą poprawiać rozdzielczość i czułość w obrazowaniu NIR. Niestety, ze względu na wielkość i skomplikowanie, systemy te są obecnie ograniczone do laboratoriów.
Potencjalne zastosowania
Soczewki NIR mogą znaleźć szerokie zastosowanie w:
- Diagnostyce medycznej – umożliwiają głębsze obrazowanie tkanek, wykrywanie guzów czy monitorowanie przepływu krwi.
- Bezpieczeństwie i nadzorze – pozwalają na widzenie w nocy i odczyt ukrytych znaków zabezpieczających (emitujących światło podczerwone).
- Wsparciu osób niewidomych – poprzez rozszerzenie ich możliwości percepcyjnych w połączeniu z technologiami rozszerzonej rzeczywistości.
Testy przeprowadzone na zwierzętach wykazały, że soczewki nie wpływają na naturalną reakcję siatkówki na światło widzialne. U myszy noszących soczewki przez dłuższy czas nie stwierdzono żadnych zmian w aktywności elektrycznej siatkówki. W dodatku zauważono modyfikację ich zachowań: zwierzęta zdolne do widzenia w podczerwieni wybierały ciemniejsze pomieszczenia, co dowodzi, że są w stanie rozróżniać poziom promieniowania NIR.
U ludzi również nie stwierdzono pogorszenia percepcji światła widzialnego podczas noszenia soczewek. Co więcej, użytkownicy byli w stanie widzieć barwne obrazy zarówno w ciemności, jak i w świetle dziennym. Dzięki właściwościom światła podczerwonego, które przechodzi przez powieki, możliwe było także widzenie w NIR przy zamkniętych oczach.
Wyzwania technologiczne
Pomimo sukcesu technologii UCNP, istnieją jeszcze wyzwania. Wśród nich znajdują się:
- Ograniczona czułość w niskim świetle NIR
- Konieczność dalszego miniaturyzowania komponentów
- Zwiększenie trwałości i komfortu noszenia
Inżynierowie planują dalsze zwiększanie czułości soczewek oraz integrację ich z systemami rozszerzonej rzeczywistości, co może przynieść nowe formy interakcji człowieka z danymi cyfrowymi.
Czytaj też: Kosmos: Człowiek daleko nie doleci, wyślemy tam roboty
Przyszłość „superwzroku”
Technologia USTC jest obiecującym krokiem w kierunku nadludzkiej percepcji optycznej. W połączeniu z technologiami AR, sztuczną inteligencją i czujnikami środowiskowymi, może stanowić przełom w medycynie, wojsku, edukacji i wsparciu osób z niepełnosprawnościami sensorycznymi.
„Ta koncepcyjna demonstracja potwierdza, że zdolność nadludzkiego widzenia można osiągnąć”
– podkreślili chińscy naukowcy w podsumowaniu swojej publikacji.
Źródła:
