Μια νέα έρευνα παρουσιάζει φακούς επαφής που δίνουν στους χρήστες τη δυνατότητα να βλέπουν στο σκοτάδι. Μέσω νανοσωματιδίων σπάνιων γαιών, μετατρέπουν την υπέρυθρη ακτινοβολία σε ορατό φως, χωρίς να χρειάζονται παροχή ενέργειας, και επιτρέπουν την ταυτόχρονη αντίληψη των ορατών χρωμάτων και του υπέρυθρου φωτός.
Οι αρχικές δοκιμές σε ζώα και ανθρώπους είχαν θετική έκβαση, καθώς οι συμμετέχοντες μπορούσαν να εντοπίζουν υπέρυθρα φώτα. Οι επιστήμονες προσδοκούν ότι η τεχνολογία θα αξιοποιηθεί στην ασφάλεια και στη διάσωση, ενώ διερευνούν αν μπορεί να βοηθήσει και άτομα με δυσχρωματοψία.
Η παρουσίαση των πρώτων φακών επαφής που επιτρέπουν την όραση στο σκοτάδι ενδέχεται να καταστήσει περιττές τις υπέρυθρες κάμερες, οι οποίες χρησιμοποιούνται στον στρατό και σε εφαρμογές ασφάλειας.
Σύμφωνα με μελέτη που δημοσιεύτηκε στην έγκριτη επιθεώρηση Cell, οι συγκεκριμένοι φακοί περιλαμβάνουν νανοσωματίδια ικανά να μετατρέπουν την υπέρυθρη ακτινοβολία σε φως που γίνεται ορατό.
Οι φακοί είναι διαφανείς και δεν χρειάζονται ενέργεια, σε αντίθεση με τις θερμικές κάμερες. Έτσι, ο χρήστης μπορεί να αντιλαμβάνεται τόσο τα συνηθισμένα ορατά χρώματα όσο και την υπέρυθρη ακτινοβολία.
«Η μελέτη μας ανοίγει το δρόμο για μη επεμβατικές φορετές συσκευές που χαρίζουν στους ανθρώπους υπερόραση» δήλωσε ο Τιαν Σουέ, νευροεπιστήμονας στο Κινεζικό Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας, στο Χεφέι.
«Υπάρχουν πολλές πιθανές εφαρμογές» πρόσθεσε. «Για παράδειγμα, υπέρυθρα φώτα που αναβοσβήνουν θα μπορούσαν να μεταδίδουν πληροφορίες σε εφαρμογές ασφάλειας, διάσωσης, κρυπτογράφησης και εντοπισμού πλαστών προϊόντων» είπε.
Το ανθρώπινο μάτι αντιλαμβάνεται μήκη κύματος 400–700 νανομέτρων, δηλαδή δισεκατομμυριοστών του μέτρου. Με τους νέους φακούς, το εύρος όρασης φτάνει και στο εγγύς υπέρυθρο, από 800 έως 1.600 νανόμετρα, περιοχή που αντιστοιχεί περίπου στην εκπομπή θερμικής ακτινοβολίας.
Φίδια και άλλα ζώα έχουν ειδικά όργανα για την ανίχνευση του εγγύς υπέρυθρου, με αποτέλεσμα να μπορούν να αντιλαμβάνονται στο σκοτάδι τη θερμότητα που εκπέμπει η λεία τους.
Οι φακοί επαφής εξετάστηκαν σε πειραματόζωα και εθελοντές (Yuqian Ma, Yunuo Chen, Hang Zhao).
Η ερευνητική ομάδα του Σουέ ενσωμάτωσε στο πολυμερές μείγμα κατασκευής των συνηθισμένων φακών επαφής νανοσωματίδια σπάνιων γαιών, μεταξύ των οποίων υττέρβιο και έρβιο. Τα σωματίδια απορροφούν το υπέρυθρο φως και στη συνέχεια το εκπέμπουν ξανά ως ορατό.
Σε παλαιότερη έρευνα, οι Κινέζοι επιστήμονες είχαν δείξει ότι η ένεση των νανοσωματιδίων στον αμφιβληστροειδή προσφέρει υπέρυθρη όραση σε ποντίκια. Τα ενθαρρυντικά ευρήματα τους οδήγησαν να αναζητήσουν μια μέθοδο με μικρότερη παρέμβαση.
Αρχικά, οι ερευνητές δοκίμασαν το πρωτότυπο σε ποντίκια, τα οποία φάνηκε να ανταποκρίνονται στο φως από μια σειρά υπέρυθρων LED. Τα ζώα επέλεγαν να κρυφτούν σε σκοτεινό κουτί και όχι σε εκείνο που φωτιζόταν με υπέρυθρο φως, παρότι υπό κανονικές συνθήκες δεν θα το έβλεπαν. Παράλληλα, οι κόρες των ματιών τους συστέλλονταν όταν έπεφταν πάνω τους υπέρυθρες λάμψεις.
Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκαν δοκιμές σε ανθρώπους. Οι εθελοντές ανέφεραν ότι διέκριναν ένα υπέρυθρο LED που αναβόσβηνε με τη μορφή κώδικα Μορς.
Οι εθελοντές έβλεπαν καλύτερα με τους φακούς όταν είχαν κλειστά τα μάτια, επειδή η υπέρυθρη ακτινοβολία περνά μέσα από τα βλέφαρα πολύ ευκολότερα από το ορατό φως.
Οι θερμικές κάμερες συνήθως αποδίδουν ασπρόμαυρη εικόνα, ενώ οι νέοι φακοί μετατρέπουν τα υπέρυθρα μήκη κύματος σε διαφορετικά χρώματα ορατού φωτός για τον χρήστη.
Ενδεικτικά, οι φακοί μετατρέπουν το υπέρυθρο μήκος κύματος των 980 νανομέτρων σε μπλε φως, εκείνο των 808 νανομέτρων σε πράσινο και των 1.532 νανομέτρων σε κόκκινο.
Ωστόσο, τα νανοσωματίδια προκαλούν σκέδαση του φωτός και, κατά συνέπεια, η εικόνα που προκύπτει είναι κάπως θολή. Για καλύτερη ανάλυση, οι ερευνητές κατασκεύασαν υπέρυθρα γυαλιά με τα ίδια σωματίδια, προσθέτοντας επιπλέον φακούς για να αντισταθμίσουν τη σκέδαση.
Οι δοκιμές στους φακούς επαφής περιορίστηκαν σε υπέρυθρα LED και δεν έγιναν σε πραγματικές συνθήκες. Παρ’ όλα αυτά, ο Σουέ και οι συνεργάτες του εκτιμούν ότι μπορούν να ενισχύσουν την ευαισθησία των σωματιδίων, ώστε η όραση στο σκοτάδι να είναι άνετη.
Οι ερευνητές θεωρούν ακόμη ότι η ίδια τεχνολογία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή φακών επαφής που βοηθούν άτομα με δυσχρωματοψία να διακρίνουν μεγαλύτερο αριθμό χρωμάτων.
Ως παράδειγμα, ο Σουέ ανέφερε ότι ένα άτομο που δεν βλέπει το κόκκινο θα μπορούσε να χρησιμοποιεί φακούς οι οποίοι μετατρέπουν το κόκκινο φως σε πράσινο.
*Από τον Βαγγέλη Πρατικάκη
Συνοπτικά
- Νέα μελέτη παρουσιάζει φακούς επαφής που μετατρέπουν την υπέρυθρη ακτινοβολία σε ορατό φως, χάρη σε νανοσωματίδια σπάνιων γαιών, και επιτρέπουν τη νυχτερινή όραση.
- Δεν χρειάζονται εξωτερική παροχή ενέργειας, ενώ επιτρέπουν στον χρήστη να βλέπει ταυτόχρονα ορατά χρώματα και υπέρυθρη ακτινοβολία.
- Οι αρχικές δοκιμές σε ανθρώπους και πειραματόζωα είχαν θετικά ευρήματα ως προς την αναγνώριση υπέρυθρων φώτων.
- Μεταξύ των πιθανών χρήσεων των φακών είναι η ασφάλεια, οι επιχειρήσεις διάσωσης και η υποστήριξη ατόμων με δυσχρωματοψία.
- Σε σύγκριση με τις θερμικές κάμερες, οι φακοί προσφέρουν υψηλότερη ανάλυση, επιτρέποντας την αντίληψη υπέρυθρων μηκών κύματος ως διαφορετικών χρωμάτων.
Το άρθρο στο ygeiax.gr: https://www.ygeiax.gr/health/ereyna-fakoi-epafis-poy-charizoyn-nychterini-orasi/7987
