Nuestros ojos toman los deslumbrantes verduras de bosques densos, azules de lagos alpinos y rojos y púrpuras de la puesta de sol. Sin embargo, hay un mundo entero oculto a la vista. Nuestros ojos solo perciben una astilla estrecha del espectro: las longitudes de onda entre 400 y 700 nanómetros constituyen lo que llamamos luz “seen”. La luz infrarroja, un poco más allá de la marca de 700 nanómetros, es invisible para nosotros.
Más de la mitad del espectro es misterioso para las personas, escribió Tian Xue y equipo de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China. Y si bien podemos aumentar nuestra visión en la oscuridad con gafas de visión nocturna, el equipo es voluminoso, relativamente bajo y monocromático, muy bien una experiencia visible pure.
Esta semana, Xue y colegas lentes de contacto introducidos que convierte la luz infrarroja cercana en luz seen. Son como lentes de contacto normales en tamaño y forma y no requieren energía externa. Debido a que la luz infrarroja cercana puede penetrar nuestros párpados, los usuarios pudieron ver letras en múltiples longitudes de onda previamente imperceptibles, incluso con los ojos cerrados.
Los ratones y los humanos que usan los contactos podrían detectar la presencia y la dirección de la luz parpadeante del infrarrojo cercano. Mostrado una serie de letras que se veían en blanco y negro con luz seen, las personas que usan las lentes detectaron múltiples colores asociados con longitudes de onda de infrarrojo cercano.
“Nuestra investigación abre el potencial de no invasivo dispositivos portátiles para dar a las personas súper visión ”, dijo Xue en un presione soltar.
Si bien la supervisión es genial y todo, las nanopartículas utilizadas para hacer que los contactos tengan otros usos potenciales. “La luz infrarroja parpadeante podría usarse para transmitir información en la seguridad, el rescate, el cifrado o la configuración contra la cuenta anti-cuenta”, dijo Xue.
Ver para creer
Confiamos en la vista para darle sentido al mundo, pero los humanos solo ven una fracción del espectro. Las longitudes de onda más cortas son la luz ultravioleta que nuestros ojos y gafas de sol se filtran para proteger contra el daño. Las longitudes de onda infrarrojas están justo fuera del extremo opuesto del espectro seen y generalmente no son dañinos. Sin embargo, son demasiado débiles para activar las células sensibles a la luz, o los fotorreceptores, en nuestros ojos que traducen la luz en señales eléctricas que el cerebro comprende.
Xue ha querido ampliar las capacidades de nuestros ojos. En 2019, él aprendió sobre Un materials inusual durante una conversación con Gang Han, un bioquímico en la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts. Las pequeñas partículas en el materials convirtieron fotones infrarrojos de baja energía en luz seen de mayor energía.
Agregar energía a un sistema es difícil. Xue miró a un grupo de elementos llamados metales de tierras raras. Es posible que hayas oído hablar de ellos. Son comunes en imanes potentes, computadoras portátiles, teléfonos inteligentes, lentes de cámara y baterías. Estos elementos tienen una peculiaridad especial. La mayoría de los elementos absorben energía de los fotones, la escupen rápidamente y luego se establecen nuevamente en su estado de energía authentic. Los metales de tierras raras pueden absorber múltiples fotones de baja energía, como los del rango infrarrojo, acumular energía y luego liberar un fotón de alta energía de luz seen.
El dúo aprovechó dos metales de tierras raras para sus nanopartículas. Uno absorbe la luz infrarroja y transfiere esta energía al otro, lo que la convierte en luz verde seen. Luego agregaron una proteína de “guía” a esta nanopartícula, por lo que se centró en fotorreceptores en los ojos. En teoría, el sistema debe convertir la luz infrarroja en los colores verdes que el cerebro puede percibir.
Funcionó. Directamente inyectar las nanopartículas en los ojos de los ratones Aparentemente les dio súper visión. En múltiples pruebas, encontraron una plataforma oculta en una piscina, guiada solo por señales de luz de infrarrojo cercano. Aquellos sin las nanopartículas nadaron sin rumbo.
La súper visión suena intrigante: el pensamiento de una aguja en el ojo menos. El nuevo estudio, publicado en Celúlahizo la tecnología portátil en forma de lentes de contacto, pero con una actualización.
Ojos muy parciales
Incrustar las nanopartículas en lentes de contacto podría alterar su comportamiento de detección de luz. El equipo seleccionó múltiples materiales ya utilizados en lentes de contacto y encontró un “lienzo” inofensivo y versatile para incrustar las nanopartículas. Es importante destacar que el materials de la lente no interfirió con la conversión de luz de las nanopartículas.
Las lentes de contacto terminadas eran seguras y cómodas. Los ratones con pequeñas versiones durante 14 días deambulaban como de costumbre y no mostraron signos de fatiga visible o daño. Las lentes le dieron a los ratones una súper visión. En una prueba, el equipo mostró luz de infrarrojo cercano frente a los animales. La charla eléctrica en la corteza visible mostró que sus cerebros estaban recibiendo las señales.
La mayoría de los roedores prefieren las esquinas oscuras a las habitaciones brillantemente iluminadas. En una prueba, el equipo “iluminó” una habitación con luz de infrarrojo cercano. Aquellos con los contactos se deslizaron hacia el lado oscuro. A los que no les parecía no les importaba. Increíblemente, el experimento funcionó incluso cuando los ojos de los ratones estaban cerrados.
Esto es possible porque “luz de infrarrojo cercano [can] penetrar los párpados fácilmente ”, escribió el equipo.
Pero los ratones no pueden contarnos sobre su experiencia. La gente puede. Los participantes humanos que usaban las lentes de contacto percibían la luz del infrarrojo cercano, junto con la luz seen, al mirar una fuente de luz LED constante o parpadeante. Con los ojos cerrados, sin embargo, pudieron recoger señales de infrarrojo cercano en casi cuatro veces.
La mayoría de las personas podían ver líneas horizontales y verticales, formas que se asemejan a las letras “S” y “O”, triángulos y cuadrados, todos iluminados en luz de infrarrojo cercano.
“Es totalmente claro: sin las lentes de contacto, el sujeto no puede ver nada, pero cuando se los ponen, pueden ver claramente el parpadeo de la luz infrarroja”, dijo Xue.
Las gafas de visión nocturna solo perciben señales infrarrojas en verde. Luego, el equipo aprovechó sus nanopartículas de conversión de luz para capturar múltiples longitudes de onda de luz dentro de la zona infrarroja. Al igual que la luz seen, la luz infrarroja cercana también tiene su propio arco iris de colores. Con una pizca de otros elementos para ajustar sus propiedades físicas, las nanopartículas pueden especializarse en longitudes de onda específicas, todas normalmente indetectables para el ojo humano. Por ejemplo, convirtieron algunas longitudes de onda de luz infrarroja en azul, otras en verde y aún más en rojo.
Agregar estas nanopartículas permitió a los participantes ver una variedad de colores de infrarrojo cercano en colores visibles brillantes al usar las lentes de contacto.
La tecnología también podría ayudar a las personas colorblindas. Las nanopartículas de codificación de colores podrían transformar longitudes de onda de luz visibles que no pueden ver en las que pueden. “Al convertir la luz roja seen en algo como la luz verde seen, esta tecnología podría hacer que lo invisible sea seen para las personas colorblindas”, dijo Xue.
La tecnología no es súper visión a pedido. Solo funciona con luz infrarroja proyectada desde una fuente LED en lugar de iluminación ambiental. Pero el equipo planea aumentar la sensibilidad del sistema, como construir un mejor sensor en una cámara para detectar una iluminación más baja.
“Aunque este trabajo tiene sus limitaciones, abre la puerta a un NIR ricamente informativo y colorido [near-infrared] Mundo que puede ser percibido directamente por los humanos “, escribió el equipo.
