Das Infrarotsehen wird bald demokratisch. Was bis gestern noch Geräte im Wert von mehreren Tausend Euro erforderte, lässt sich heute mit zwei klaren Kontaktlinsen erreichen. Der Professor Tian Xue und sein Team haben eines der komplexesten Probleme der Photonik gelöst: die Umwandlung von Infrarotlicht in sichtbares Licht ohne Verwendung elektrischer Energie.
Das Ergebnis? Linsen, die als Simultanübersetzer zwischen der sichtbaren und der unsichtbaren Welt fungieren. Und falls Sie meinen, das klingt zu schön, um wahr zu sein: Tests an Mäusen haben bereits überraschende Ergebnisse erbracht. Die Studie ist veröffentlicht am Zelle, aber ich werde es Ihnen auch hier erklären.
Wie die Magie der Nanopartikel funktioniert
Das Geheimnis dieser Linsen liegt in winzigen Nanopartikeln, um die sie jeder Zauberer beneiden würde. Wir sprechen hier nicht von außerirdischer Technologie, sondern von reiner Physik, die auf geniale Weise angewandt wird. Diese mikroskopisch kleinen Partikel sind in der Lage, Infrarotphotonen (die für unser Auge nicht sichtbar sind) einzufangen und sie zu kombinieren, um sichtbare Photonen zu erzeugen. Es ist, als würde man zwei Ein-Cent-Münzen nehmen und sie auf magische Weise in eine Ein-Euro-Münze verwandeln.: mehr Energie, mehr Nutzen.
Die vom Team desUniversität für Wissenschaft und Technologie von China Sie funktionieren durch einen Prozess namens „Upconversion“. Einfach ausgedrückt: Sie sammeln niederenergetisches Licht (Infrarot) und geben es als hochenergetisches Licht (die Art, die wir sehen) ab. Und das alles ohne Batterien, Kabel oder elektrische Anschlüsse. Die Energiequelle ist das gleiche Infrarotlicht, das auch in der Umgebung vorhanden ist.
Infrarotsehen mit geschlossenen Augen
Hier ist der Teil, der wirklich so aussieht unglaublich: Diese Linsen funktionieren auch, wenn Ihre Augen geschlossen sind. Das ist kein Schreibfehler: Infrarotlicht kann die Augenlider viel besser durchdringen als normales sichtbares Licht, sodass Sie die von den Linsen umgewandelten Lichtsignale auch mit geschlossenen Augen wahrnehmen können.
Während des Tests konnten die Probanden die blinkenden Infrarot-LEDs deutlicher erkennen, wenn sie die Augen geschlossen hielten, anstatt sie offen zu halten. Der Grund ist einfach: weniger Störungen durch sichtbares Umgebungslicht. Es ist, als würden Sie ein Telefongespräch in einem ruhigen Raum führen und nicht mitten im Verkehr.
Von der Maus zum Menschen
Die Forscher testeten zunächst miniaturisierte Versionen der Linsen an Mäusen und erzielten verblüffende Ergebnisse. Tiere, die mit Infrarot-Sehlinsen ausgestattet waren, zeigten völlig unterschiedliche Verhaltensweisen, wenn sie vor Entscheidungen gestellt wurden, bei denen sie zwischen Umgebungen unterscheiden mussten, die nur mit Infrarotlicht beleuchtet waren.
Die „verbesserten“ Mäuse wählten stets die dunkle Umgebung gegenüber der, die nur mit Infrarotlicht beleuchtet wurde.und zeigen damit, dass sie den Unterschied wahrnehmen. Ihre Kollegen ohne Brillengläser waren allerdings nicht in der Lage, zwischen den beiden Umgebungen zu unterscheiden. Ein überwältigender Beweis, dass das System wirklich funktioniert.
Bild: Yuqian Ma, Yunuo Chen.
Die Zukunft der Infrarotsicht
Derzeit können wir mit Linsen nur sehr intensive Infrarotquellen wie bestimmte LEDs unterscheiden. Erwarten Sie noch keine menschlichen Silhouetten wie in Actionfilmen. Aber laut dem, was in der Zeitschrift veröffentlicht wurde ZelleDas Team arbeitet bereits an der Verbesserung der Empfindlichkeit und Auflösung.
Zukünftige Anwendungen Das Spektrum reicht von Nachtsicherheit über Medikamente bis hin zur Unterstützung von Menschen mit Sehproblemen. Xue sieht außerdem Einsatzmöglichkeiten in der Unterstützung farbenblinder Menschen, indem ein Teil des sichtbaren Spektrums in einen anderen umgewandelt wird, um die Farberkennung zu ermöglichen.
Der Weg zur Demokratisierung des Infrarotsehens ist noch lang, aber diese ersten Schritte zeigen, dass die Zukunft bunter (und wärmer) sein könnte, als wir uns vorstellen. Und das alles dank zweier kleiner Linsen, die unsere Sicht auf die Welt für immer verändern könnten.
