Manoma, kad žinduolių, įskaitant žmones, akys gali atpažinti matomą šviesą tik tada, kai bangos ilgis yra apie 400–700 nanometrų. Tačiau daugiau nei pusę saulės spindulių sudaro infraraudonoji spinduliuotė, kurios bangos ilgis yra 700 nanometrų ar didesnis, kuris nuolat patenka į žemę kaip nematoma informacija.
Drąsūs bandymai pamatyti šį regioną vien žmogaus akimis nėra be vaisių. Kinijos ir Jungtinių Amerikos Valstijų mokslininkai sėkmingai įtraukė „aukštyn konvertuojamas nanodaleles” (UCNP), kurios artimųjų infraraudonųjų spindulių šviesą paverčia matoma šviesa, į minkštus kontaktinius lęšius. Ši technologija galėtų suteikti žmonėms galimybę matyti tamsoje be išorinių įrenginių.
Kontaktiniams lęšiams, vadinamiems „konversijos kontaktiniais lęšiais” (UCL), nereikia maitinimo šaltinio, skirtingai nei naktinio matymo prietaisams, ir jie vienu metu gali atpažinti kelis infraraudonųjų spindulių bangos ilgius. Jie taip pat netrukdo normaliam regėjimui matomoje šviesoje. „Neinvazinis nešiojamas prietaisas padės žmonėms gauti „priežiūrą”, – sako Kinijos mokslo ir technologijų universiteto neuromokslų tyrėjas Xue Tianas.
Infraraudonųjų spindulių pavertimas trimis pagrindinėmis šviesos spalvomis
UCNP, pagrindinis infraraudonųjų spindulių matymo komponentas, sugeria artimųjų infraraudonųjų spindulių šviesą, kurios bangos ilgis yra nuo 800 iki 1600 nanometrų, ir paverčia ją matoma šviesa, kurios bangos ilgis yra nuo 400 iki 700 nanometrų. Ankstyvosiose stadijose buvo galima tam tikru mastu atskirti šiuos skirtumus, nes spalva po konversijos šiek tiek skyrėsi priklausomai nuo bangos ilgio. Tačiau konversijos efektyvumas ir spalvų grynumas tuo metu buvo riboti, o vizualinė painiava įvyko, kai tuo pačiu metu buvo keli bangos ilgiai.
Todėl Shue ir jo komanda pagerino nanodalelių struktūrą, padaliję jas į tris sluoksnius, kurių kiekvienas reaguoja į skirtingą infraraudonųjų spindulių bangos ilgį ir gali aiškiai skleisti matomą šviesą. Pavyzdžiui, 808 nanometrų bangos ilgiai yra žali, 980 nanometrų yra mėlyni, o 1 532 nanometrų – raudoni. Tai leidžia infraraudonųjų spindulių šviesos bangos ilgius identifikuoti dideliu spalvų matymo tikslumu.
Kontaktiniai lęšiai yra suprojektuoti taip, kad nanodalelių ir polimero substrato lūžio rodikliai sutaptų, todėl infraraudonųjų spindulių informaciją galima atpažinti netrukdant normaliam regėjimui. Be to, bazinė polimerinė medžiaga turi afinitetą vandeniui, todėl jie tinkami ilgalaikiam naudojimui. Nanodalelės taip pat tolygiai išsisklaido ir nesukelia jokių regėjimo sutrikimų.
Pasak tyrėjų, kai UCL buvo patalpinti į laboratorines peles ir veikiami infraraudonųjų spindulių, jų vyzdžiai susitraukdavo ir smegenų regos žievėje susidarydavo potencialas. Tyrėjai stebėjo infraraudonųjų spindulių vizualinį atsaką net ir užmerkus vokus. Taip yra todėl, kad artimųjų infraraudonųjų spindulių spinduliuotė lengvai įsiskverbia į odą. Kita vertus, vizualinių signalų aptikimo efektyvumas padidėja, kai akių vokai yra uždaryti, nes yra mažiau trukdžių matomai šviesai.
Erdvinė žvalgyba taip pat įmanoma naudojant pagalbinę įrangą
Bandymai su žmonėmis parodė, kad jie gali skaityti Morzės kodą su mirksinčia infraraudonąja šviesa, aptikti infraraudonųjų spindulių šviesos šaltinio kryptį ir nustatyti bangos ilgius pagal spalvas. Kita vertus, jie taip pat nustatė, kad kontaktiniai lęšiai yra per arti tinklainės, o tai riboja smulkios erdvinės informacijos rekonstrukciją dėl konvertuotos šviesos sklaidos.
Norėdami išspręsti šią problemą, tyrėjų komanda taip pat sukūrė į akinius panašų pagalbinį įrenginį su į plėvelę panašiais UCNP, įterptais į tris objektyvus. Su šiuo įrenginiu jie galėjo atskirti maždaug 65 šviesos / tamsos pokyčius pagal regėjimo lauko laipsnį. Tai atitinka didelės raiškos vizualinį žmogaus akies veikimą. Tiesą sakant, asmenys, dėvintys šiuos prietaisus, galėjo tiksliai perskaityti žodžius ir frazes, sukonstruotas iš skirtingų infraraudonųjų spindulių bangų ilgių ir pertrūkių modelių derinio.
UCL gebėjimas konvertuoti šviesos bangos ilgius taip pat yra Jis gali būti naudojamas kaip pagalbinis prietaisas žmonėms, sergantiems DaloniBroXue sako. Pavyzdžiui, raudonų bangų ilgių konvertavimas į žalius leistų spalvotiems žmonėms geriau suvokti spalvų skirtumus.
Tačiau dabartiniame etape UCL gali matyti tik aiškius šviesos šaltinius, tokius kaip infraraudonųjų spindulių šviesos diodai. Tyrėjų komanda tobulina nanodalelių jautrumą ir optinį dizainą, kad jos taip pat galėtų dirbti su natūralia aplinkos infraraudonąja spinduliuote, tokia kaip šiluma ir saulės šviesa. Ateityje ne tik žmonės galės matyti tamsoje be įrangos, bet ir „nematoma šviesa”, kuri užpildo pasaulį dieną ir naktį, galės pasiekti žmogaus akį kaip naują suvokimą.
