Уявіть собі: ви йдете темною кімнатою і бачите обриси предметів так само ясно, як днем. Або, скажімо, отримуєте секретне повідомлення, невидиме для оточуючих. Звучить як наукова фантастика? Не. Група нейробіологів та матеріалознавців з Науково-технічного університету Китаю, схоже, зробила серйозний крок до того, щоб такі можливості стали реальністю. Їхня розробка — контактні лінзи, що дозволяють людині (і навіть мишам!) бачити в інфрачервоному діапазоні. Так, ви не дочули, мова йде про повноцінний «нічний зір» без громіздких приладів.
Що там під капотом цих лінз?
То в чому ж фокус? На відміну від звичних нам окулярів нічного бачення, які часто вимагають зовнішнього живлення та посилюють залишкове світло, ці лінзи працюють за зовсім іншим принципом. Серце технології – це крихітні наночастинки, інтегровані в матеріал звичайних м’яких контактних лінз. Ці наночастки – справжні маленькі чарівники: вони поглинають інфрачервоне світло, яке для нашого ока невидиме, і тут же перетворять його на світло видимого спектру. Простіше кажучи, вони роблять невидиме видимим.
Мова йде про так зване «ближнє інфрачервоне світло» (діапазон 800-1600 нанометрів) — це та частина спектра, яка знаходиться відразу за червоним світлом, яке ми ще здатні розрізнити. І що найцікавіше, лінзи прозорі!
А як це працює на практиці? Чи не небезпечно?
Перш ніж випробовувати технологію на людях, вчені провели серію експериментів на мишах. Спочатку вони навіть намагалися вводити наночастинки прямо в сітківку, і це працювало, але, погодьтеся, звучить не дуже приємно. Контактні лінзи — більш витончене і, головне, неінвазивне рішення.
Спочатку, звісно, перевірили безпеку. Лінзи виявилися нетоксичними, що вже добрий знак. Потім розпочалися тести на функціональність. І тут на мишей чекали сюрпризи! Наприклад, їм пропонували на вибір темну скриньку та скриньку, освітлену ІЧ-світлом. Мишки в лінзах впевнено вибирали повну темряву — отже, ІЧ-підсвічування вони чудово бачили і, можливо, вона їм не дуже подобалася. А їхні родичі без лінз металися без особливої переваги.
Але це ще не все. Фізіологія теж підтвердила успіх: у мишей в інфрачервоних лінзах зіниці рефлекторно звужувалися при появі інфрачервоного світла, а томографія мозку показувала активність у зорових центрах. Коли справа дійшла до людей-добровольців, результати також вразили. Учасники експерименту змогли не тільки виявити миготливі ІЧ-сигнали (уявіть собі абетку Морзе, але невидиму неозброєним оком!), а й визначити напрям, звідки це світло виходить.
І ось ще цікавий момент, помічений старшим автором дослідження, Тянем Сюе: якщо людина заплющувала очі, сприйняття ІЧ-сигналів навіть покращувалося! Чому так? Виявляється, ближнє інфрачервоне світло краще проникає крізь повіки, ніж видиме. Таким чином, перешкод від звичайного освітлення стає меншим, і «картинка» чистіша. Уявляєте, бачити із заплющеними очима?
Веселка інфрачервоного: більше, ніж просто «бачити»
Але вчені пішли далі. Вони не просто навчили лінзи “вмикати світло” в ІЧ-діапазоні. Вони змусили наночастки працювати як свого роду колірні фільтри для невидимого! Наприклад, ІЧ-хвилі довжиною 980 нм перетворювалися на синій колір, 808 нм – на зелений, а 1532 нм – на червоний.
Що це дає? Ну, по-перше, можливість розрізняти більше деталей у самому інфрачервоному діапазоні. А по-друге, і це, мабуть, ще цікавіше, відкривається перспектива допомоги людям з порушеннями сприйняття кольору, тобто дальтонікам. Теоретично, можна налаштувати лінзи так, щоб вони перетворювали, скажімо, невиразний для людини червоний колір на чітко видимий зелений. Це вже не просто “суперзір”, а реальна допомога.
Ложка дьогтю та бочка меду: що далі?
Звичайно, не все так гладко, як хотілося б. Поки що контактні лінзи мають обмеження: через безпосередню близькість до сітківки перетворені частинки світла можуть розсіюватися, що знижує чіткість зображення дрібних деталей. Щоб обійти цю проблему, команда розробила і прототип очок, які працюють за тим самим принципом, — вони дають більший дозвіл.
Ще один момент: на даному етапі лінзи здатні вловлювати ІЧ-випромінювання в основному від спрямованих джерел, на зразок світлодіодів. А ось «бачити» теплове випромінювання об’єктів у повній темряві, як у фільмах про Хижака, вони поки що не можуть – чутливості наночастинок не вистачає. Але дослідники сповнені оптимізму. Як каже Тянь Сюе, «у майбутньому, працюючи разом із матеріалознавцями та експертами в галузі оптики, ми сподіваємося створити контактні лінзи з більш точним просторовим дозволом і вищою чутливістю».
Потенціал у технології величезний. Це вже згадані сфери безпеки, рятувальних операцій, захисту інформації (тільки уявіть шифри, видимі лише у спеціальних лінзах!). І, звісно, медицина. А може, колись такі лінзи стануть буденністю, як сьогодні окуляри для корекції зору? Хто знає, можливо, наші діти чи онуки сприйматимуть світ набагато ширше, ніж ми сьогодні. Одне ясно: крок до розширення меж людського сприйняття зроблено, і він дуже вражає.