Мягкие контактные линзы, в которые встроены апконверсионные наночастицы, преобразуют фотоны ближнего инфракрасного диапазона в видимый свет с прозрачностью более 85 процентов, обеспечивая прямое зрение в ближнем инфракрасном диапазоне без хирургического вмешательства. Человек обычно воспринимает свет в диапазоне от 400 до 700 нм.
Команда под руководством Юцянь Ма расширила этот диапазон, разработав мягкие контактные линзы, которые преобразуют фотоны ближнего инфракрасного диапазона (БИК) в видимый свет, обеспечивая владельцам прямое БИК-зрение без хирургического вмешательства.
В линзы встроены наночастицы, преобразующие ближний инфракрасный свет, в матрице из поли-HEMA. Подобрав коэффициент преломления полимера в соответствии с частицами и поддерживая нагрузку наночастиц на уровне семи процентов по массе, авторы сохранили более 85 процентов прозрачности в видимом спектре. Механические испытания показали гибкость и усталостную прочность, сравнимые с коммерческими линзами, а шестичасовые испытания глазной безопасности на мышах не выявили дополнительного апоптоза роговицы или воспаления сетчатки.
Электроретинография регистрировала нормальный ответ на видимый свет и четкий ответ на ближний инфракрасный свет только при наличии линз. Мыши, носящие линзы, сужали зрачки при освещении 980 нм, избегали камеры с БИК-освещением и использовали БИК-мерцание, чтобы избежать шока. Эти эффекты сохранялись и при зашитых веках, что соответствует коэффициенту пропускания век 23 % при 980 нм против 0,4 % при 535 нм.
Люди-добровольцы показали аналогичные результаты. Люди, носящие линзы, определяли вспышки БИК в темноте и при освещенности 300 люкс; закрытие глаз почти не ухудшало чувствительность к БИК, но подавляло чувствительность к видимому свету на два порядка. Порог срабатывания ближнего света совпадал с порогом срабатывания видимого, а декодирование последовательностей в стиле Морзе было таким же точным, как и при видимом свете.
Внешний модуль очков с тремя линзами проецировал сцены в БИК через плоскую пленку с повышающим преобразованием, обеспечивая предельное пространственное разрешение около 65 циклов на градус и позволяя распознавать простые линии, буквы и фигуры в БИК.
Замена обычных наночастиц на трихроматические с ортогональным возбуждением добавила цвета. Раздельное возбуждение на 808 нм, 980 нм и 1532 нм привело к появлению изолированного зеленого, синего и красного излучения, соответственно. Испытания по сопоставлению цветов показали, что пользователи могут смешивать эти три «первичных» БИК-канала для воспроизведения всей гаммы цветности формата NTSC и различать многоцветные символы, предложения, закодированные комбинированными цветовыми и временными сигналами, и отражающие объекты, чьи БИК-оттенки отличаются от их видимого вида.
Следует помнить, что до появления линз еще много лет - необходимо решить такие проблемы, как низкая чувствительность без активной БИК-подсветки, присущие им ограничения разрешения, проблемы с постоянством цвета и необходимость более широкого тестирования на людях. Умные очки с БИК-камерами и дисплеями могут появиться у потребителей уже через несколько лет, в то время как контактные линзы с повышающей конверсией, скорее всего, потребуют еще многих лет работы над материалами, оптикой и нормативными документами.
Оригинал
Уникальность
