معجزه علم؛ چشم انسان دیگر در تاریکی می‌بیند، حتی با چشمان بسته!

پژوهشگران موفق به ساخت لنزهای تماسی جدیدی شده‌اند که توانایی دید در محدوده‌ی فروسرخ نزدیک (near-infrared) را فراهم می‌کنند و حتی می‌توانند در آینده به بازگرداندن توانایی تشخیص رنگ در افرادی که دچار کوررنگی هستند نیز، کمک کنند.

دانشمندان از لنزهایی رونمایی کرده‌اند که می‌توانند به انسان‌ها قدرت دید خارق‌العاده‌ای بدهند. این لنزها از نانوذراتی استفاده می‌کنند که نور با فرکانس پایین را جذب کرده و سپس آن را در طیف قابل مشاهده منتشر می‌کنند؛ به این ترتیب، فرد می‌تواند طول موج‌هایی از نور فروسرخ را ببیند که در حالت عادی برای چشم انسان نامرئی‌اند.

برخلاف عینک‌های دید در شب معمولی، این لنزها نیازی به منبع تغذیه ندارند. «تیان شوئه» (Tian Xue)، عصب‌شناس در دانشگاه علم و فناوری چین و نویسنده ارشد این پژوهش گفت:«پژوهش ما دری را به روی دستگاه‌های پوشیدنی غیرتهاجمی باز می‌کند که به انسان‌ها توانایی فرابینی بدهند. کاربردهای بالقوه‌ی زیادی برای این ماده وجود دارد؛ مثلاً می‌توان از نور فروسرخ چشمک‌زن برای انتقال اطلاعات در زمینه‌هایی مانند امنیت، عملیات امداد، رمزگذاری یا مقابله با جعل استفاده کرد.»

تحول در لنزها، گذار از تکنولوژی جنگ جهانی دوم

عینک‌های دید در شب سنتی که نخستین‌بار در جنگ جهانی دوم برای نبردهای شبانه استفاده شدند، از لوله‌ی تقویت تصویر الکترونیکی بهره می‌گیرند. این لوله‌ها فوتون‌های نور مرئی یا فروسرخ نزدیک را به الکترون تبدیل می‌کنند و سپس این الکترون‌ها را به یک صفحه‌ی شب‌تاب هدایت می‌کنند تا در نهایت به رنگ سبز بدرخشند. اما این عینک‌ها معمولاً نیاز به منبع انرژی دارند که آن‌ها را حجیم می‌کند. همچنین توانایی آن‌ها در تفکیک دقیق طول موج‌های مختلف در طیف فروسرخ به‌ویژه طول موج‌های بلندتر محدود است.

برای ساخت لنزهای جدید، پژوهشگران نانوذراتی را درون پلیمرهای انعطاف‌پذیر و غیرسمی که معمولاً در لنزهای نرم استفاده می‌شوند، تعبیه کردند. این نانوذرات از ترکیبی شامل فلوراید گادولینیوم-سدیم و عناصر لانتانیدی لومینسانت مانند ایتربیوم، اربیوم و طلا ساخته شده‌اند. آن‌ها می‌توانند فوتون‌های فروسرخ در محدوده‌ی ۸۰۰ تا ۱۶۰۰ نانومتر را جذب و سپس در قالب نور مرئی با طول‌موج‌هایی بین حدود ۳۸۰ تا ۷۵۰ نانومتر منتشر کنند.

در آزمایش‌های اولیه روی موش‌ها، حیواناتی که این لنزها را استفاده کرده بودند، جعبه‌های تاریک را به جعبه‌هایی که با نور فروسرخ روشن شده بودند ترجیح می‌دادند؛ اما موش‌هایی که لنز نداشتند چنین رفتاری نشان ندادند. (موش‌ها حیواناتی گرگ‌ومیش‌زی هستند و معمولاً محیط‌های تاریک را برای فرار از شکارچی‌ها ترجیح می‌دهند.) همچنین مردمک چشم موش‌های مجهز به لنز در حضور نور فروسرخ منقبض می‌شد و اسکن‌های مغزی نشان داد که مراکز پردازش بینایی آن‌ها فعال شده‌اند.

تجربه انسان‌ها از «دید فروسرخ»

در مرحله‌ی بعد، این لنزها روی انسان‌ها آزمایش شد. افرادی که از لنز استفاده کرده بودند، قادر به تشخیص نور فروسرخ چشمک‌زن و جهت آن بودند. جالب اینجاست که به گفته‌ی پژوهشگران، وقتی شرکت‌کنندگان چشم خود را می‌بستند، این دید فروسرخ بهتر می‌شد.

تیان شوئه در این‌باره گفت: «نتیجه کاملاً واضح بود. بدون لنز، شرکت‌کننده نمی‌توانست چیزی ببیند، اما با لنز، به‌وضوح چشمک‌زدن نور فروسرخ را می‌دید. همچنین دریافتیم وقتی چشم شرکت‌کننده بسته است، بهتر می‌تواند این اطلاعات نور چشمک‌زن را دریافت کند، چون نور فروسرخ نزدیک بهتر از نور مرئی از پلک عبور می‌کند و بنابراین مزاحمت نور مرئی کمتر است.»

دانشمندان در گامی دیگر، نانوذرات موجود در لنزها را با نسخه‌های تغییریافته‌ای جایگزین کردند که بخش‌های خاصی از طیف فروسرخ نزدیک را به رنگ‌های آبی، سبز و قرمز نگاشت می‌کرد. آن‌ها پیشنهاد دادند که این فناوری می‌تواند به کمک افراد کوررنگ بیاید. شوئه توضیح داد: «با تبدیل نور قرمز مرئی به چیزی مثل نور سبز، این فناوری می‌تواند آن‌چه برای کوررنگ‌ها نامرئی است را قابل رؤیت کند.»

با این حال، راه زیادی تا به‌کارگیری عمومی این فناوری باقی مانده است. در حال حاضر، لنزها فقط نور ساطع‌شده از منابع LED که شدت بسیار بالایی دارند را دریافت می‌کنند.

بنابراین، دانشمندان باید حساسیت لنزها را افزایش دهند تا بتوانند نور با شدت کمتر را هم دریافت کنند. از طرفی، نزدیکی لنزها به شبکیه ممکن است باعث شود نتوانند جزئیات ظریف را تشخیص دهند. به همین دلیل، پژوهشگران یک سیستم عینکی پوشیدنی نیز طراحی کرده‌اند تا امکان مشاهده اشیاء با وضوح بالاتر فراهم شود.

منبع: خبرآنلاین