Эти контактные линзы могут дать сверхспособность, о которой все мечтали с детства
Человеческое зрение, несмотря на всю его сложность и адаптивность, имеет свои ограничения. Мы видим лишь узкий участок электромагнитного спектра, известный как видимый свет. За его пределами лежит целый мир излучений, недоступный нашему непосредственному восприятию. Одним из таких «невидимых» диапазонов является инфракрасный свет, который мы можем ощущать как тепло, но не видеть глазами.
А что если бы появилась технология, способная расширить границы нашего зрения и позволить нам видеть то, что ранее было скрыто, возможно, даже с закрытыми глазами?
Линзы нового поколения
Идея «суперзрения» давно будоражит умы писателей-фантастов и ученых. Возможность видеть в темноте, различать тепловые сигнатуры объектов или получать информацию, передаваемую в невидимом спектре, открыла бы невероятные перспективы в самых разных областях — от безопасности и спасательных операций до медицины и повседневной жизни. До недавнего времени подобные технологии ассоциировались с громоздкими приборами или инвазивными процедурами.
Однако наука не стоит на месте, и исследователи постоянно ищут новые, более изящные и доступные решения. Представьте себе обычные на вид контактные линзы, которые, не требуя внешнего источника питания, наделяют своего носителя способностью видеть в инфракрасном диапазоне. Звучит как сценарий из научно-фантастического фильма, но недавние разработки китайских ученых приближают эту фантазию к реальности.
Исследователи из Научно-технического университета Китая разработали инновационные контактные линзы, импрегнированные специальными наночастицами, которые позволяют человеку видеть в ближнем инфракрасном (БИК) диапазоне. Этот диапазон света, с длинами волн от 700 до 2500 нанометров (нм), обычно невидим для млекопитающих, чье зрение ограничено примерно 700 нм. Ранее эта же команда ученых продемонстрировала возможность наделения мышей БИК-зрением путем инъекции наночастиц непосредственно в сетчатку глаза. Новая разработка предлагает гораздо менее инвазивный подход.
В чем секрет?
Секрет новых контактных линз кроется в использовании наночастиц золота и фторида натрия-гадолиния, легированных ионами иттербия и эрбия. Эти наночастицы обладают уникальным свойством: они способны поглощать невидимые ИК-волны и преобразовывать их в видимый свет в диапазоне 400-700 нм. Этот процесс, известный как апконверсия (upconversion), происходит благодаря структуре самих наночастиц и не требует внешнего источника энергии.
Первые испытания линз были проведены на мышах. Грызуны, носившие линзы, демонстрировали способность избегать бокса, освещенного инфракрасным светом, предпочитая полностью темный бокс. Мыши без линз не показывали такого предпочтения. Затем последовали испытания на людях. Участники эксперимента, носившие линзы, смогли распознать последовательность сигналов, передаваемых азбукой Морзе с помощью импульсного инфракрасного излучения. Любопытно, что восприятие этих сигналов улучшалось, когда участники закрывали глаза. Это обьясняется тем, что при закрытых веках устранялись помехи от видимого света, и испытуемые могли лучше сфокусироваться на БИК-импульсах, способных проникать сквозь веко.
Исследователи пошли дальше и модифицировали наночастицы таким образом, чтобы разные длины волн БИК-излучения преобразовывались в разные цвета видимого спектра. Так, излучение с длиной волны 980 нм конвертировалось в синий свет, 808 нм — в зеленый, а волны длиннее 1532 нм — в красный. Это не только позволяет получить более детальную картину окружения в инфракрасном свете, но также, по мнению команды, может помочь людям с нарушениями цветового зрения. Кроме того, был разработан комплект очков, которые в сочетании с линзами обеспечивают еще более тонкое восприятие деталей.
На данный момент линзы способны воспринимать БИК-свет, излучаемый только светодиодными (LED) источниками, но команда ученых уже работает над расширением их возможностей.
«Наше исследование открывает потенциал для неинвазивных носимых устройств, дающих людям суперзрение», — говорит старший автор исследования, нейробиолог Тянь Сюэ.
Потенциальные применения этой технологии огромны: от передачи зашифрованной информации и использования в поисково-спасательных операциях до создания средств для борьбы с подделками. Эта разработка, описанная в журнале Cell, знаменует собой важный шаг на пути к расширению человеческих сенсорных возможностей.
