Il ricercatore applica lenti a contatto a tecnologia infrarossa agli occhi del soggetto partecipante.
Sviluppate lenti a contatto rivoluzionarie che grazie a nanoparticelle integrate trasformano l’infrarosso invisibile in colori visibili, aprendo la strada alla super-visione indossabile
Vedere l’invisibile: le lenti che trasformano il buio in visione, anche a occhi chiusi.
Immagina di indossare un paio di lenti a contatto e, improvvisamente, riuscire a vedere la luce infrarossa senza alcuna attrezzatura ingombrante né batterie. Questo è ora possibile grazie a lenti rivoluzionarie sviluppate da scienziati, capaci di convertire l’infrarosso invisibile in colori visibili.
Nei test effettuati, i topi equipaggiati con le lenti si allontanavano dalla luce infrarossa, mentre gli esseri umani riuscivano a percepire segnali intermittenti e la direzione della luce. Sorprendentemente, le lenti funzionano ancora meglio a occhi chiusi, grazie alla maggiore penetrazione dell’infrarosso.
Visione a infrarossi tramite lenti a contatto
Gli scienziati hanno sviluppato lenti a contatto futuristiche che consentono sia all'uomo che ai topi di vedere la luce a infrarossi convertendola in luce visibile. Queste lenti, descritte in un articolo pubblicato su Cell (1), funzionano in modo molto diverso dagli occhiali da visione notturna ingombranti. Non hanno bisogno di alcuna fonte di alimentazione e consentono agli utenti di visualizzare più tipi di lunghezze d'onda a infrarossi contemporaneamente. Poiché sono trasparenti, puoi vedere la luce regolare e la luce a infrarossi insieme. Sorprendentemente, la visione a infrarossi in realtà ha funzionato meglio quando gli utenti avevano gli occhi chiusi.
Super-visione senza fonti di energia
«La nostra ricerca apre nuove possibilità per dispositivi indossabili non invasivi capaci di offrire una super-visione», afferma l'autore senior Tian Xue (2), neuroscienziato presso l’University of Science and Technology della Cina. «Esistono già numerose applicazioni potenziali per questo materiale. Ad esempio, la luce infrarossa intermittente potrebbe essere utilizzata per trasmettere informazioni in ambito sicurezza, soccorso, crittografia o anticontraffazione».
Le lenti impiegano nanoparticelle progettate ad hoc che assorbono la luce infrarossa invisibile e la trasformano in luce visibile all’occhio umano, generalmente compresa nell’intervallo di 400–700 nanometri. Più precisamente, la tecnologia è mirata alla luce del vicino infrarosso, che si trova appena oltre il limite della visione umana, tra gli 800 e i 1600 nanometri.
In studi precedenti, il team aveva dimostrato che tali particelle potevano fornire ai topi la capacità di vedere l’infrarosso se iniettate direttamente negli occhi. In questa nuova ricerca, risultati simili sono stati ottenuti con un approccio molto meno invasivo, incorporando le particelle direttamente all’interno di lenti a contatto morbide.
Test su animali e umani
Per creare le lenti a contatto, il team ha combinato le nanoparticelle con polimeri flessibili e non tossici utilizzati nelle normali lenti a contatto morbide. Dopo aver dimostrato che le lenti erano atossiche, ne hanno testato la funzionalità sia su esseri umani che su topi.
I promotori della ricerca hanno notato nei topi dotati di lenti reazioni compatibili con la visione dell’infrarosso. Ad esempio, quando ai topi veniva offerta la scelta tra una scatola buia e una illuminata con luce infrarossa, quelli con le lenti sceglievano la scatola buia, mentre quelli senza lenti non mostravano alcuna preferenza. I topi mostravano anche segnali fisiologici di visione infrarossa: le pupille dei soggetti con le lenti si restringevano in presenza di luce infrarossa, e le immagini cerebrali rivelavano che tale luce attivava i centri di elaborazione visiva nel cervello.
Le prove umane confermano la funzionalità
Negli esseri umani, le lenti a contatto per infrarossi hanno permesso ai partecipanti di rilevare con precisione segnali lampeggianti simili al codice Morse e di percepire la direzione della luce infrarossa in arrivo.
Il dottor Tian Xue dice: «È assolutamente evidente: senza le lenti, il soggetto non vede nulla, ma appena le indossa, riesce chiaramente a vedere il lampeggiamento della luce infrarossa. Abbiamo anche scoperto che, quando il soggetto chiude gli occhi, è ancora più capace di recepire queste informazioni lampeggianti, perché la luce del vicino infrarosso penetra la palpebra più efficacemente rispetto alla luce visibile, riducendo così le interferenze».
Attribuzione cromatica a diverse lunghezze d’onda infrarosse
Un’ulteriore modifica alle lenti a contatto consente agli utenti di distinguere tra diversi spettri della luce infrarossa, grazie alla progettazione di nanoparticelle capaci di codificare in colore le diverse lunghezze d’onda. Ad esempio, lunghezze d’onda infrarosse di 980 nm sono state convertite in luce blu, quelle di 808 nm in luce verde, e quelle di 1.532 nm in luce rossa. Oltre a permettere una percezione più dettagliata dello spettro infrarosso, queste nanoparticelle codificate a colori potrebbero essere adattate per aiutare le persone daltoniche a vedere lunghezze d’onda che normalmente non riuscirebbero a rilevare.
Utilizzi funzionali al di là della percezione visiva
«Convertendo la luce visibile rossa in qualcosa di simile alla luce verde, questa tecnologia potrebbe rendere visibile l’invisibile per le persone daltoniche», afferma Xue.
Poiché le lenti a contatto hanno una capacità limitata nel catturare dettagli fini (a causa della loro vicinanza alla retina, che provoca la dispersione delle particelle di luce convertita), il team ha sviluppato anche un sistema indossabile in forma di occhiali, basato sulla stessa tecnologia a nanoparticelle, che ha permesso ai partecipanti di percepire informazioni a infrarossi con risoluzione più elevata.
Fasi successive nello sviluppo tecnologico
Attualmente, le lenti a contatto sono in grado di rilevare soltanto la radiazione infrarossa emessa da una sorgente LED, ma i ricercatori stanno lavorando per aumentare la sensibilità delle nanoparticelle, in modo da poter rilevare livelli più bassi di luce infrarossa.
«In futuro, collaborando con esperti in scienza dei materiali e ottica, speriamo di realizzare una lente a contatto con una risoluzione spaziale più precisa e una sensibilità superiore», conclude Xue.
Questa ricerca è stata supportata dal Science and Technology Innovation 2030 Major Program, dal National Key Research and Development Program of China, dal Natural Science Foundation, dal CAS Project for Young Scientists in Basic Research, dal Major Scientific and Technological Program of Anhui Province, dall'Anhui Provincial Natural Science Foundation, dal New Cornerstone Science Foundation the Feng Foundation of Biomedical Research e dall'Human Frontier Science Program.
Riferimenti:
(1) Near-infrared spatiotemporal color vision in humans enabled by upconversion contact lenses
(2) Tian Xue
Descrizione foto: Il ricercatore applica lenti a contatto a tecnologia infrarossa agli occhi del soggetto partecipante. - Credit: Yuqian Ma, Yunuo Chen, Hang Zhao.
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: From Sci-Fi to Superpower: These Contacts Let You See in the Dark With Your Eyes Closed