علم و فناوری به‌طور پیوسته مرزهای توانایی‌های انسانی را گسترش میدهد. یکی از جدیدترین پیشرفت‌ها در این حوزه، ساخت لنزهای تماسی است که به کاربران اجازه می‌دهند نور فروسرخ را مشاهده کنند؛ نوری که در حالت عادی برای چشم انسان غیرقابل دیدن است. این نوآوری، نه تنها افق‌های جدیدی در علوم پزشکی و بینایی باز می‌کند، بلکه کاربردهایی بالقوه در زمینه‌های نظامی، امنیتی و حتی کمک به افراد دچار نقص بینایی دارد.
دید در شب بدون نیاز به باتری؛ مزیت اصلی لنزهای تماسی جدید
در حالی که دستگاه‌های دید در شب متداول نیازمند منابع انرژی و فناوری‌های پیچیده هستند، لنزهای جدید ساخته شده توسط پژوهشگران چینی با بهره‌گیری از نانو فناوری، بدون نیاز به باتری یا مدار الکترونیکی کار می‌کنند. این لنزها به‌طور هم‌زمان توانایی دید معمولی و مشاهده فروسرخ را فراهم می‌کنند.
- لنزها از نانوذرات خاصی ساخته شده‌اند که نور فروسرخ را جذب و آن را به نور مرئی تبدیل می‌کنند.
- برخلاف عینک‌های حجیم دید در شب، این لنزها سبک و شفاف هستند و به کاربر امکان دید طبیعی همراه با توانایی اضافه می‌دهند.
- به دلیل عملکرد پسیو (غیرفعال)، خطراتی مانند داغ شدن یا اختلال الکترونیکی در این لنزها وجود ندارد.
مکانیزم عملکرد: نانوذرات بالادگرگونی چگونه بینایی فروسرخ را ممکن می سازند؟
برای تبدیل نور فروسرخ به نور قابل دیدن، محققان از نانوذرات موسوم به «بالادگرگونی» یا Upconversion استفاده کرده‌اند. این نانوذرات قابلیت جذب فوتون‌های فروسرخ و گسیل نور مرئی را دارند.
- نانوذرات مورد استفاده شامل ترکیبات ایتریم، ایتربیوم و اربیوم هستند که در محیط خاصی تثبیت شده‌اند.
- این ذرات بر روی سطح لنزهای نرم و سازگار با چشم قرار داده شده‌اند.
- در حضور نور فروسرخ نزدیک، ذرات فعال شده و نور مرئی در رنگ‌های قرمز، سبز یا آبی منتشر می‌کنند.
تست های عملکرد در انسان: نخستین گام ها برای لنزهای فراانسانی
در آزمایش‌های اولیه، داوطلبان توانستند الگوهایی از نور فروسرخ را با این لنزها مشاهده کنند. این الگوها به شکل چشمک‌زن و کد مانند دیده می‌شدند، مشابه رمز مورس نوری.
- شرکت‌کنندگان با استفاده از این لنزها توانستند جهت تابش نور فروسرخ را شناسایی کنند.
- زمانی که چشم بسته بود، دریافت نور فروسرخ بهتر انجام می‌شد، زیرا پلک‌ها نور مرئی را فیلتر می‌کنند اما فروسرخ را تا حدودی عبور می‌دهند.
- لنزها در حال حاضر تنها قادر به مشاهده نور فروسرخ نزدیک (NIR) هستند و دید حرارتی واقعی ایجاد نمی‌کنند.
مقایسه با توانایی های بینایی حیوانات: آیا انسان می تواند به زودی دید فرابشری داشته باشد؟
در دنیای حیوانات، گونه‌هایی مانند مارها، خفاش‌ها و پرندگان دارای بینایی فراتر از محدوده مرئی هستند. اکنون انسان‌ها نیز با کمک فناوری می‌توانند به این دامنه‌های دید دسترسی پیدا کنند.
- برخی حیوانات می‌توانند امواج فروسرخ دور (thermal infrared) را حس کنند که برای شناسایی دما و شکار طعمه کاربرد دارد.
- پرندگان و زنبورها نور فرابنفش را می‌بینند که برای جهت‌یابی و یافتن غذا اهمیت دارد.
- با لنزهای جدید، انسان‌ها به‌طور مصنوعی می‌توانند دامنه بینایی خود را به NIR گسترش دهند.
چالش ها و محدودیت ها: چرا هنوز این فناوری عمومی نشده است؟
با وجود پیشرفت‌های قابل توجه، فناوری لنزهای فروسرخ هنوز مراحل اولیه را طی می‌کند و چالش‌هایی در مسیر تجاری‌سازی آن وجود دارد.
- حساسیت لنزها برای دریافت فروسرخ در سطح محیط طبیعی هنوز کافی نیست.
- نور فروسرخ در نور روز یا محیط‌های پر نور ممکن است به‌خوبی توسط لنز شناسایی نشود.
- هزینه ساخت نانوذرات با کارایی بالا همچنان بالا است و نیاز به توسعه مواد ارزان‌تر وجود دارد.
کاربردهای احتمالی: از کمک به کوررنگی تا پیام رسانی مخفی
کاربردهای فناوری لنزهای فروسرخ فراتر از دید در شب است. پژوهشگران کاربردهای متعددی برای این فناوری در نظر گرفته‌اند.
- کمک به افراد کوررنگ با تبدیل نورهایی که برای آن‌ها قابل تشخیص نیست به طول موج قابل مشاهده.
- مشاهده پیام‌های رمزنگاری‌شده که تنها با لنزها قابل رؤیت هستند.
- استفاده در عملیات نظامی، نجات و امداد در تاریکی، و محیط‌های پر دود یا گرد و غبار.
- توسعه عینک‌ها و ابزارهای پوشیدنی پیشرفته برای پزشکان، مهندسان یا فضانوردان.
نتیجه گیری
پیشرفت در ساخت لنزهای تماسی با توانایی دید فروسرخ، نقطه‌ی عطفی در تلفیق علم مواد، نانو فناوری و بینایی انسان محسوب می‌شود. این فناوری، گام اولیه‌ای است به‌سوی بینایی فراتر از محدودیت‌های طبیعی و به‌کارگیری آن در حوزه‌های مختلف، می‌تواند تحول بزرگی در نحوه تعامل ما با جهان پیرامون ایجاد کند. اگرچه هنوز راه زیادی برای تبدیل این فناوری به محصولی قابل استفاده عمومی باقی مانده است، اما مسیر پیش رو نویدبخش آینده‌ای است که در آن انسان‌ها به حس‌های تقویت‌شده مجهز خواهند شد.
