V znanstvenih krogih prevladuje prepričanje Kontaktne leče, da sočišča sesalcev, vključno s človeškim, zaznavajo le vidno svetlobo z valovnimi dolžinami med 400 in 700 nanometri. Kljub temu več kot polovica sončnega sevanja sestavlja infrardeča radiacija z valovnimi dolžinami nad 700 nanometrov, ki nevidno prodira v naše okolje.
Pionirska teženja k vizualizaciji tega spektra izključno s človeškim očesom obrodijo plodove. Kitajski in ameriški raziskovalci so uspešno vgradili “nanodelce za pretvorbo navzgor” (UCNP), ki preoblikujejo blizu infrardečo svetlobo v vidno, v mehke kontaktne leče. Ta tehnologija bi človeštvu omogočila nočni vid brez dodatnih naprav.
Kontaktne leče, imenovane “konverterske kontaktne leče” (UCL), za razliko od naprav za nočno opazovanje ne potrebujejo energijskega vira in so sposobne sočasnega zaznavanja več infrardečih valovnih dolžin. Pri tem ne motijo običajnega vida v vidnem spektru. »Ta neinvazivna nosljiva tehnologija bo ljudem omogočila ‘supervidnost’«, pojasnjuje Xue Tian, nevroznanstvenik z Univerze za znanost in tehnologijo na Kitajskem.
Pretvorba infrardečega sevanja v primarne barve Kontaktne leče
Ključni komponenti infrardečega vida, UCNP-delci, absorbirajo blizu infrardečo svetlobo (800–1600 nm) in jo pretvarjajo v vidno (400–700 nm). V začetnih fazah so bile razlike delno razpoznavne zaradi odtenkov po konverziji, vendar sta bila učinkovitost pretvorbe in barvna čistost omejena, kar je ob sočasni prisotnosti več valovnih dolžin povzročalo vizualno zmedo.
Da bi odpravili to pomanjkljivost, je Xuejeva skupina optimizirala nanostrukturo z razdelitvijo delcev v tri plasti, od katerih vsaka odzivno sezname na različno infrardečo valovno dolžino in jasno oddaja eno primarno barvo: 808 nm → zelena, 980 nm → modra, 1532 nm → rdeča. Tako omogočajo natančno identifikacijo infrardečih valovnih dolžin z izjemno barvno ločljivostjo.
Leče so oblikovane tako, da se lomna količina nanodelcev ujema s polimernim substratom, kar omogoča zaznavanje infrardečih informacij brez motenj normalnega vida. Hidrofilna osnovna polimerna snov zagotavlja primernost za dolgotrajno uporabo. Enakomerna disperzija nanodelcev preprečuje vizualne aberacije.
Validacija na živih organizmih
Pri laboratorijskih miših z nameščenimi UCL-lečami so se ob infrardečem sevanju zožile zenice in zabeležili vizualno evocirane potenciale v možganski skorji. Vizualni odziv na infrardečo svetlobo je bil opažen celo pri zaprtih vekah, kar pripisujejo lažji penetraciji blizu infrardečega sevanja skozi kožo. Zaprtje vek je celo povečalo zaznavno učinkovitost zaradi zmanjšanja motenj vidne svetlobe.
Prostorska prepoznava s pomožno opremo
Testi na človeških subjektih so potrdili sposobnost branja infrardeče Morsejeve abecede, detekcije smeri vira sevanja in barvne identifikacije valovnih dolžin. Ugotovili pa so, da bližina leč mrežnici omejuje rekonstrukcijo prostorskih podrobnosti zaradi sipanja pretvorjene svetlobe.
Za nadomestitev te omejitve je raziskovalna skupina razvila očalno napravo z UCNP-filmom, vdelanim v tri leče. Ta sistem omogoča razločevanje približno 65 svetlobno-temnih sprememb na stopinjo vidnega polja, kar ustreza visoki ločljivosti človeškega očesa. Uporabniki so z njeno pomočjo natančno razbrali besede in stavke, sestavljene iz kombinacij infrardečih vzorcev.
Perspektivne aplikacije
Xue poudarja, da bi se UCL-tehnologija lahko uporabljala tudi kot pomagalo za barvno slepe, na primer s pretvorbo rdečih valovnih dolžin v zelene. Trenutno sistemi zaznavajo le jasne infrardeče vire (npr. infrardeče LED). Za delovanje z naravnim infrardečim sevanjem (toplotnim, sončnim) ekipa izboljšuje občutljivost in optično zasnovo nanodelcev. V prihodnosti ne le, da bomo lahko videli v temi brez opreme, ampak bo »nevidna svetloba«, ki polni svet podnevi in ponoči, zaživela kot nova čutilna dimenzija.
