Прямо как в научной фантастике, эти контактные линзы преобразуют инфракрасный свет в видимый, который может видеть человек
У людей появился новый способ видеть инфракрасный свет без необходимости в громоздких очках ночного видения. Исследователи создали первые контактные линзы для передачи инфракрасного зрения — и эти устройства работают даже тогда, когда у людей закрыты глаза.
Команда, стоящая за изобретением, во главе с учеными из Университета науки и технологий Китая (USTC) в Хэфэе, придала линзам силу, внедрив в них наночастицы, которые преобразуют ближний инфракрасный свет в диапазоне 800-1600 нанометров в более коротковолновый видимый свет, который может видеть человек, в диапазоне 400-700 нанометров. Исследователи подсчитали, что стоимость изготовления линз составляет около 200 долларов США за пару.
Технология, которая была подробно описана в Cell 22 мая, «невероятно крутая, прямо как что-то из ряда вон выходящее». научно-фантастический фильм», — говорит Сяоминь Ли, химик из университета Фудань в Шанхае, Китай. Это открывает «новые возможности для понимания окружающего нас мира», добавляет он.
О поддержке научной журналистики
Если вам понравилась эта статья, подумайте о том, чтобы поддержать нашу журналистику, отмеченную наградами, подписавшись на нее. Приобретая подписку, вы помогаете обеспечить будущее впечатляющих историй об открытиях и идеях, формирующих наш современный мир.
Плюсы и минусы
Ближний инфракрасный источник света находится непосредственно за пределами диапазон длин волн, которые человек обычно может обнаружить. Некоторые животные могут воспринимать инфракрасный свет, хотя, вероятно, недостаточно хорошо, чтобы формировать изображения.
Очки ночного видения позволяют людям видеть инфракрасное излучение, но они громоздкие и требуют источника питания для работы. Новые линзы позволяют избежать этих ограничений, а также обеспечивают более насыщенное, многоцветное инфракрасное изображение, чего обычно не делают очки ночного видения, которые работают в монохромной зеленой гамме.
Однако у линз есть их собственные недостатки. Поскольку встроенные наночастицы рассеивают свет, изображения, создаваемые линзами, получаются размытыми. Команда частично исправила это, внедрив технологию в очки с дополнительными линзами, которые перенаправляют свет. Более того, в отличие от очков ночного видения, которые усиливают свет для обнаружения инфракрасных сигналов низкого уровня, линзы позволяют пользователям видеть только интенсивные инфракрасные сигналы, например, излучаемые светодиодами.
Тем не менее, авторы считают, что их объективы могут быть дополнительно оптимизированы, и предусматривают несколько возможных применений изобретения. Например, пользователи смогут считывать маркировку защиты от подделок, которая излучает инфракрасные волны, но в остальном невидима человеческому глазу, говорит соавтор исследования Юцянь Ма, нейробиолог из USTC.
Ли, который не принимал участия в работе, предлагает другую возможность: линзы могли бы носить врачи, проводящие операции с использованием флуоресценции в ближнем инфракрасном диапазоне, для непосредственного обнаружения и удаления раковых образований «без использования громоздкого традиционного оборудования».
«Волнующий момент»
При создании контактных линз ученые опирались на предыдущие исследования, в которых они ученые дали мышам инфракрасное зрение, введя наночастицы в сетчатку глаза животных. На этот раз они применили менее инвазивный подход и добавили наночастицы из редкоземельных металлов, включая иттербий и эрбий, в смесь полимерных строительных блоков для формирования мягких линз, а затем протестировали их на безопасность.
Основная задача, — говорит Ма, — заключалась в том, чтобы поместить в линзы достаточное количество наночастиц для преобразования инфракрасного света в различимый видимый свет, не изменяя при этом оптических свойств линз, включая их прозрачность.
Тесты на мышах показали, что животные, носящие линзы, как правило, предпочитали темную коробку, которая считалась «безопасной», той, которая освещалась инфракрасным светом, в то время как мыши без линз не проявляли никакого интереса. предпочтение отдается любому из вариантов. Люди, носящие линзы, могли видеть мерцающий инфракрасный свет от светодиода достаточно хорошо, чтобы улавливать сигналы азбуки Морзе и определять, с какого направления они исходят. Эффективность линз даже улучшилась, когда участники закрыли глаза, потому что ближний инфракрасный свет легко проникает сквозь веки, в то время как видимый свет, который мог бы повлиять на формирование изображения, делает это в меньшей степени.
«Наблюдать за людьми, носящими контактные линзы и успешно наблюдающими инфракрасные вспышки, было, несомненно, волнующим моментом», — говорит Ма.
В настоящее время команда планирует найти способы размещения большего количества наночастиц в линзах и надеется разработать частицы, способные преобразовывать свет с более высокой эффективностью, чтобы улучшить чувствительность технологии. «Мы преодолели физиологические ограничения человеческого зрения, словно открыв совершенно новое окно в мир», — говорит Ма.
Эта статья воспроизводится с разрешения автора и была впервые опубликована 22 мая 2025 года.
