Het is een innovatie die wordt ontwikkeld door onderzoekers uit de Verenigde Staten en China. Ze publiceerden de eerste resultaten in het tijdschrift Cell na experimenten op dieren en mensen. Wat zijn de uitdagingen?
Het onderzoeksteam bestaat uit onderzoekers van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie en de Fudan-universiteit in China en de faculteit Geneeskunde van de Universiteit van Massachusetts in de Verenigde Staten.
Het team dat het onderzoek uitvoert, bestaat uit onderzoekers van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie en de Fudan-universiteit in China en de faculteit Geneeskunde van de Universiteit van Massachusetts in de Verenigde Staten.
Een groep neurowetenschappers en materiaalkundigen uit China en de Verenigde Staten heeft lenzen of contactlenzen ontwikkeld waarmee mensen infrarood licht kunnen waarnemen, een deel van het elektromagnetische spectrum dat normaal gesproken onzichtbaar is voor het oog.
Deze lenzen werken ook wanneer mensen hun ogen gesloten hebben en worden aangedreven door nanodeeltjes die nabij infrarood licht omzetten in zichtbaar licht.
Het onderzoeksteam bestaat uit onderzoekers van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie en de Fudan-universiteit in China en de faculteit Geneeskunde van de Universiteit van Massachusetts in de Verenigde Staten. Ze hebben de resultaten gepubliceerd in het tijdschrift Cell.
De innovatie die ze aan het ontwikkelen zijn, zou de basis kunnen leggen voor nieuwe draagbare apparaten, zoals speciale brillen of geavanceerde contactlenzen, die de grenzen van het menselijk gezichtsvermogen verleggen. Er moet echter worden opgemerkt dat de effectiviteit en veiligheid van de lenzen, die nog niet te koop zijn, nog beter moeten worden geëvalueerd.
De geschatte productiekosten bedragen ongeveer 200 dollar per paar, aldus het tijdschrift Nature.
De onderzoekers beweren dat de resultaten mogelijkheden bieden om het zicht bij weinig licht te verbeteren, signalen in het infraroodspectrum te detecteren en slimme apparaten voor nood- en reddingssituaties te ontwerpen.
In een gesprek met Infobae zei oogarts Rafael Iribarren, ambassadeur van het Internationaal Instituut voor Bijziendheid in Argentinië, over het onderzoek dat in Cell is gepubliceerd: “Het is een veelbelovende studie die de kans vergroot dat mensen met slechts een paar contactlenzen in het infrarood kunnen zien”.
Hij voegde hieraan toe: “Het zou het zicht in het donker en bij mist tijdens het autorijden aanzienlijk verbeteren. Het is een interessant begin van iets dat een ethische discussie over het gebruik ervan kan op gang brengen, waarbij ook militaire toepassingen aan de orde kunnen komen.”
Het onderzoeksteam gebruikte nanodeeltjes gemaakt van zeldzame aardmetalen, zoals erbium en ytterbium, om de lenzen te ontwikkelen.
Deze deeltjes hebben het vermogen om infrarood licht in het bereik van 800 tot 1600 nanometer om te zetten. Ze maken het zichtbaar voor het menselijk oog door het om te zetten in golflengten tussen 400 en 700 nanometer.
Volgens Xiaomin Li, chemicus aan de Fudan-universiteit in Shanghai en een van de coauteurs, “is de technologie ongelooflijk innovatief, alsof ze uit een sciencefictionfilm komt”.
Ze maken het verschil omdat ze mensen in staat stellen infrarood licht waar te nemen, dat van nature onzichtbaar is voor het menselijk oog. Daarom ziet de onderzoeker mogelijkheden om “de wereld om ons heen veel beter te begrijpen”.
De voordelen en beperkingen van de experimentele lenzen
De contactlenzen, die nog in ontwikkeling zijn, onderscheiden zich van traditionele nachtkijkers doordat ze geen energiebron nodig hebben, waardoor ze lichter en minder omvangrijk zijn.
Bovendien geven deze lenzen, in tegenstelling tot nachtkijkers die monochrome beelden weergeven, meestal in groen, veelkleurige beelden.
Ze zijn echter niet zonder beperkingen. Een uitdaging is dat de ingebedde nanodeeltjes het licht verstrooien, wat onscherpe beelden oplevert.
De onderzoekers legden uit dat ze deze tekortkoming gedeeltelijk hebben kunnen verhelpen met een extra bril die het licht omleidt.
Een ander nadeel is dat de lenzen alleen intense infraroodsignalen opvangen, zoals die van leds, en geen zwakkere signalen die in het natuurlijke donker zichtbaar zijn.
In een gesprek met The Guardian uitte Glen Jeffery, neurowetenschapper aan het University College London, zijn twijfels over het praktische nut van de lenzen: “Ik kan geen enkele toepassing bedenken die niet eenvoudiger is met een infraroodbril.”
De onderzoeker voerde ook aan dat de menselijke evolutie deze eigenschap om gegronde redenen heeft voorkomen.
Uitdagingen voor infraroodtechnologie
Ondanks de bezwaren zijn de makers van de lenzen van mening dat hun technologie nog steeds potentieel heeft om te worden geoptimaliseerd en toegepast in verschillende domeinen.
Yuqian Ma, neurowetenschapper en medeauteur van de studie, benadrukte mogelijke praktische toepassingen, zoals het detecteren van infraroodmarkeringen in authenticatie- of beveiligingssystemen.
Bovendien was hij van mening dat de lenzen nuttig zouden kunnen zijn bij chirurgie met behulp van nabij-infraroodfluorescentie.
Deze procedure wordt gebruikt om kankerweefsel te identificeren en te verwijderen en zou baat hebben bij de lenzen omdat het gebruik van grotere apparaten overbodig zou worden.
Een andere mogelijke toepassing is dat artsen kankercellen rechtstreeks met de lenzen kunnen opsporen, zonder afhankelijk te zijn van traditionele apparatuur.
Het onderzoek is gebaseerd op eerdere studies waarbij muizen infrarood licht konden detecteren door nanodeeltjes rechtstreeks in hun netvlies te injecteren.
Vervolgens kozen de wetenschappers voor een minder invasieve strategie: deze deeltjes opnemen in een zacht polymeer dat contactlenzen vormt.
Tijdens tests konden de muizen, wanneer ze met de lenzen waren uitgerust, onderscheid maken tussen een gebied dat met infrarood licht was verlicht en een volledig donker gebied.
Bij mensen konden de lenzen infraroodflitsen van een led opvangen en signalen in morsecode decoderen.
Een onverwachte ontdekking was dat het infraroodzicht verbeterde wanneer de deelnemers hun ogen sloten.
Dit komt doordat de oogleden meer zichtbaar licht dan infraroodlicht blokkeren en zo interferentie tijdens het beeldvormingsproces verminderen.
Wat gaan ze doen om de innovatie te verbeteren?
Het team van onderzoekers is van plan om de ontwikkeling van deze technologie voort te zetten. Ze willen meer nanodeeltjes in de lenzen opnemen om de gevoeligheid en efficiëntie bij het detecteren van infrarood licht te verhogen.
Een ander doel is het verhogen van de efficiëntie van de lichtomzetting, waardoor zwakkere signalen kunnen worden opgevangen.
Volgens Tian Xue, een van de andere coauteurs, “zou het met deze lenzen mogelijk kunnen worden om infrarood licht uit de natuurlijke omgeving te visualiseren als de materialen de omzetting verbeteren”.
Naast het verbeteren van de levenskwaliteit van mensen met een visuele beperking, zoals kleurenblindheid, denken de wetenschappers aan creatievere toepassingen.
Bijvoorbeeld het verzenden van geheime berichten via infraroodsignalen die alleen de dragers van de lenzen kunnen ontcijferen. Deze technologie heeft het potentieel om zowel de zintuiglijke waarneming als de interactie van de mens met zijn omgeving te transformeren.
