Люди и другие млекопитающие видят лишь небольшую часть электромагнитного спектра — от 400 до 700 нанометров. Чтобы расширить зрительный диапазон, нужны технологии. Так, с 1930-х годов существуют очки ночного видения и похожие устройства, например, преобразователи инфракрасного света в видимый. Но они громоздкие, непрозрачные и требуют внешнего питания. Ранее учёные уже наделили мышей способностью видеть в ближнем инфракрасном диапазоне. Для этого они вводили в глаза наночастицы, которые прикреплялись к светочувствительным клеткам и работали как мини-антенны. Но такой метод не подходит для людей — мало кто захочет делать инъекции в глаза. Тогда исследователи стали искать более простой способ и решили, что контактные линзы — идеальный вариант.
Ученые изучили разные безопасные для организма полимеры, из которых делают обычные контактные линзы. Они искали материалы с нужным коэффициентом преломления, оптическими и механическими свойствами. Затем они соединили эти материалы с ранее разработанными наночастицами. Полученные линзы испытали на мышах. Им предложили на выбор темный ящик и ящик, освещенный инфракрасным светом. Мыши в новых линзах выбирали темный ящик, а у грызунов без них не было предпочтений. Зрачки мышей с линзами сужались при инфракрасном свете, и сканирование мозга показало, что зрительные отделы мозга реагировали на него.
Затем последовала проверка на людях. Ученые попросили добровольцев распознавать мигающие инфракрасные сигналы, похожие на азбуку Морзе, и определить, откуда идет инфракрасный свет. Это задание участники могли выполнить только в специальных контактных линзах.
Ученые заметили интересную особенность: и мыши, и люди лучше различали инфракрасный свет, чем обычный, когда их глаза были закрыты.
Дело в том, что инфракрасное излучение эффективнее проникает сквозь веки, чем видимый свет. Кроме того, команда изменила наночастицы так, что разные длины волн инфракрасного света стали восприниматься как разные цвета. Это позволило бы видеть больше деталей в инфракрасном спектре и могло бы помочь людям с дальтонизмом различать больше оттенков.
Есть и недостатки. Контактные линзы расположены слишком близко к сетчатке, поэтому мелкие детали видны не очень четко из-за рассеивания преобразованного света. Чтобы улучшить разрешение в инфракрасном диапазоне, ученые создали вариант технологии в виде носимых очков. Кроме того, сейчас линзы способны воспринимать только инфракрасный свет от светодиодов. Эту проблему можно решить, если повысить чувствительность наночастиц, чтобы они могли улавливать и более слабые инфракрасные сигналы.
Разработка открывает путь к созданию неинвазивных носимых устройств, расширяющих возможности человеческого зрения. Мерцающий инфракрасный свет можно использовать для передачи секретной информации, например, в целях безопасности, спасения или защиты от подделок. В будущем ученые планируют создать контактные линзы с более четким изображением и большей чувствительностью.
