Soczewki kontaktowe umożliwiają ludziom postrzeganie światła podczerwonego w kolorze

Ludzie zwykle wykrywają światło o długości fali od 400 nm do 700 nm. Zespół kierowany przez Yuqian Ma rozszerzył ten zakres, opracowując https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00454-4 miękkie soczewki kontaktowe, które przekształcają fotony bliskiej podczerwieni (NIR) w światło widzialne, zapewniając użytkownikom bezpośrednie widzenie NIR bez operacji.

Soczewki osadzają nanocząsteczki upkonwersyjne w matrycy poli-HEMA. Dopasowując współczynnik załamania światła polimeru do cząstek i utrzymując obciążenie nanocząstkami na poziomie siedmiu procent masy, autorzy utrzymali ponad 85-procentową przezroczystość w całym spektrum widzialnym. Testy mechaniczne wykazały elastyczność i odporność na zmęczenie porównywalną z komercyjnymi soczewkami, a sześciogodzinne testy bezpieczeństwa oczu na myszach nie wykazały dodatkowej apoptozy rogówki ani zapalenia siatkówki.

Elektroretinografia zarejestrowała normalne reakcje na światło widzialne oraz wyraźne reakcje NIR tylko wtedy, gdy soczewki były obecne. Myszy noszące soczewki zwężały źrenice przy oświetleniu 980 nm, unikały komory oświetlonej NIR i używały migotania NIR, aby uniknąć szoku. Efekty te utrzymywały się przy zszytych powiekach, co jest zgodne z przepuszczalnością powiek wynoszącą 23 procent przy 980 nm w porównaniu do 0,4 procent przy 535 nm.

Ochotnicy wykazali podobne wyniki. Osoby noszące soczewki wykrywały błyski NIR w ciemności i przy oświetleniu otoczenia o natężeniu 300 luksów; zamknięcie oczu ledwo osłabiało czułość NIR, ale tłumiło czułość światła widzialnego o dwa rzędy wielkości. Ich próg fuzji migotania NIR odpowiadał wzorcowi widzialnemu i dekodowali sekwencje w stylu Morse'a tak dokładnie, jak przy świetle widzialnym. Zewnętrzny moduł okularów z trzema soczewkami wyświetlał sceny NIR przez płaską folię konwersji w górę, uzyskując granicę rozdzielczości przestrzennej blisko 65 cykli na stopień i umożliwiając rozpoznawanie prostych linii NIR, liter i wzorów kształtów.

Zastąpienie konwencjonalnych nanocząsteczek trójchromatycznym, ortogonalnie wzbudzonym wzorem dodało koloru. Oddzielne wzbudzenia 808 nm, 980 nm i 1532 nm wytwarzały odpowiednio izolowane emisje zielone, niebieskie i czerwone. Próby dopasowywania kolorów wykazały, że użytkownicy mogą mieszać te trzy "podstawowe" kanały NIR w celu odtworzenia pełnej gamy chromatycznej wielkości NTSC i rozróżnienia symboli wielokolorowych, zdań zakodowanych za pomocą połączonych wskazówek kolorystycznych i czasowych oraz obiektów odblaskowych, których odcienie NIR różnią się od ich widocznego wyglądu.

Proszę mieć na uwadze, że soczewki są jeszcze odległe o wiele lat - problemy takie jak niska czułość bez aktywnego oświetlenia NIR, nieodłączne ograniczenia rozdzielczości, wyzwania związane ze stałością kolorów i potrzeba szerszych testów na ludziach muszą zostać rozwiązane. Inteligentne okulary z kamerami i wyświetlaczami NIR mogą trafić do konsumentów w ciągu kilku lat, podczas gdy soczewki kontaktowe z konwersją w górę będą prawdopodobnie wymagały wielu lat pracy nad materiałami, optyką i regulacjami.