Zakładasz soczewki i widzisz w ciemności. Już to sprawdzili

Wyobraź sobie, że zakładasz soczewki kontaktowe i nagle zyskujesz możliwość widzenia w ciemności. Co więcej - widzisz nawet wtedy, gdy zamykasz oczy. Nie, to nie jest fragment scenariusza nowego filmu science-fiction. Dzięki najnowszemu osiągnięciu naukowców z Chin jest to rzeczywistość.

Badacze z Uniwersytetu Nauki i Technologii Chin stworzyli przezroczyste soczewki kontaktowe, które pozwalają widzieć promieniowanie podczerwone. Swój nietypowy wynalazek opisali w najnowszym wydaniu czasopisma Cell.

Na co dzień widzimy światło o długości fali w zakresie 400-700 nanometrów - to tak zwane światło widzialne. Ale tuż za tą granicą zaczyna się tzw. bliska podczerwień (800–1600 nm), która zawiera ogrom informacji - od ciepła emitowanego przez ciała po ukryte sygnały świetlne. Do tej pory, żeby ją dostrzec, trzeba było korzystać z noktowizorów, ciężkiego sprzętu wojskowego albo - jak dowiedli wcześniej naukowcy - ze specjalnych cząsteczek umieszczonych bezpośrednio w siatkówce oka.

Soczewki dają nam tę "super moc" w sposób prosty, a zarazem nieinwazyjny. Sercem tej innowacji są tzw. nanocząstki konwertujące (ang. upconversion nanoparticles, UCNPs). Ich zadaniem jest wychwytywanie niewidzialnego światła podczerwonego i przekształcanie go w światło widzialne. Te nanocząstki zostały zamknięte w elastycznym, nietoksycznym materiale, identycznym jak ten używany w miękkich soczewkach kontaktowych.

Efekt? Noszący soczewki użytkownik widzi jednocześnie światło widzialne i to, co normalnie byłoby niewidoczne, np. promieniowanie cieplne, czy sygnały podczerwieni emitowane przez diody LED. Co ciekawe, badacze odkryli, że soczewki działają jeszcze skuteczniej, gdy... oczy są zamknięte. To dlatego, że światło podczerwone przenika przez powieki skuteczniej niż światło widzialne, więc zakłócenia są mniejsze.

Jak przetestowano tę supermoc? Najpierw założono soczewki myszom. Gdy dano im wybór między pudełkiem pogrążonym w ciemności a pudełkiem oświetlonym światłem podczerwonym, myszy z soczewkami wybierały ciemne pudełko, co według badaczy sugeruje, że gryzonie widziały w podczerwieni. Ich źrenice reagowały na podczerwień, a badania mózgu potwierdziły aktywność obszarów odpowiedzialnych za przetwarzanie obrazu.

U ludzi efekt był jeszcze bardziej widowiskowy: uczestnicy testów byli w stanie rozpoznawać kierunek, z którego dochodziło światło podczerwone, a także odczytywać migające sygnały przypominające alfabet Morse’a. Bez soczewek nie widzieli nic. Z soczewkami widzieli wyraźnie każdy impuls świetlny.

Naukowcy poszli o krok dalej i opracowali wersję soczewek, która rozróżnia różne „kolory” podczerwieni. Choć dla nas to wszystko jest ciemnością, soczewki potrafią przekonwertować konkretne długości fali na różne kolory: np. światło 808 nm zmienia się w zielone, 980 nm w niebieskie, a 1532 nm w czerwone. To nie tylko umożliwia bardziej szczegółowe "widzenie" w podczerwieni, ale może też pomóc osobom z zaburzeniami rozpoznawania i widzenia barw.

Choć technologia robi ogromne wrażenie, badacze nie osiadają na laurach. Obecna wersja soczewek działa najlepiej, gdy promieniowanie pochodzi z silnych źródeł, takich jak diody LED. Kolejnym celem chińskich naukowców jest stworzenie soczewek, które będą w stanie widzieć także naturalne, słabsze światło podczerwone - na przykład emitowane przez ciepłe obiekty w otoczeniu. Dalsze prace pochylą się także nad problemem ostrości obrazu w soczewkach. Bliskość soczewek względem oka powoduje, że przetworzone światło może się rozpraszać. Dlatego naukowcy pracują też nad okularami wyposażonymi w tę samą technologię, które umożliwią "ostrzejsze" widzenie w podczerwieni.

Zdaniem naukowców soczewki mogą znaleźć zastosowanie w ratownictwie, umożliwiając widzenie poprzez dym i kurz, w służbach bezpieczeństwa poprzez możliwość odbierania zaszyfrowanych sygnałów świetlnych, a nawet w życiu codziennym - np. w warunkach słabego oświetlenia czy przy zaawansowanych interfejsach rozszerzonej rzeczywistości.