Článek
Ze sci-fi superschopností: Tyto kontaktní čočky vám umožní vidět ve tmě – i se zavřenýma očima!
Ahoj všem fanouškům vědy, technologií a futuristických vizí!
Představte si, že byste mohli vidět ve tmě stejně snadno jako za bílého dne. Žádné těžkopádné brýle pro noční vidění, žádné externí zdroje energie – jen vy a vaše oči, schopné proniknout temnotou. Zní to jako scéna z oblíbeného sci-fi filmu nebo superschopnost komiksového hrdiny, že? Ale co kdybych vám řekl, že tato vize se možná brzy stane realitou? Vědci totiž udělali obrovský krok vpřed ve vývoji technologie, která by nám mohla propůjčit právě takové schopnosti, a to pomocí speciálních kontaktních čoček.
Ano, čtete správně. Tým výzkumníků z Austrálie přišel s revolučním konceptem ultratenkých kontaktních čoček, které by mohly jednoho dne lidem umožnit vidět v infračerveném spektru, tedy v podstatě „vidět ve tmě“. A co víc, tato technologie by mohla fungovat dokonce i se zavřenýma očima! Pojďme se společně ponořit do fascinujících detailů tohoto průlomového objevu, který byl publikován v prestižním odborném časopise Advanced Photonics Research a o kterém informoval například portál SciTechDaily v článku z 1. března 2023. Připravte se na cestu na hranici současného poznání!
Kdo stojí za tímto neuvěřitelným vynálezem? Představujeme australské vizionáře
Za tímto vzrušujícím projektem stojí tým špičkových vědců z RMIT University v Melbourne a ARC Centre of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems (TMOS). Tyto instituce jsou známé svým inovativním přístupem a významnými příspěvky v oblasti materiálového inženýrství, fotoniky a nanotechnologií.
Hlavní řešitelkou projektu je profesorka Madhu Bhaskaran, uznávaná odbornice, která již v minulosti získala řadu ocenění za svou práci na flexibilní elektronice a senzorických technologiích. Prvním autorem studie publikované v Advanced Photonics Research pod názvem „Ultrathin, flat lens-film for all-optical passive night vision“ je Dr. Afolabi L. Asegbe. Jejich společné úsilí, podpořené také grantem od Australian Research Council (ARC), vedlo k vytvoření konceptu, který má potenciál změnit pravidla hry v mnoha oblastech.
Jak funguje kouzlo nočního vidění v kontaktní čočce? Tajemství upkonverzních nanočástic
Srdcem této revoluční technologie jsou takzvané upkonverzní nanočástice (Upconversion Nanoparticles – UCNPs). Možná jste o nich ještě neslyšeli, ale ve světě nanotechnologií a medicíny se o nich mluví stále častěji. Tyto miniaturní částice, jejichž velikost se pohybuje v řádu nanometrů (miliardtin metru), mají jednu úžasnou schopnost: dokáží pohltit světlo o nižší energii (delší vlnové délce) a přeměnit ho na světlo o vyšší energii (kratší vlnové délce).
V našem případě jde konkrétně o přeměnu blízkého infračerveného světla (Near-Infrared – NIR) na světlo viditelné lidským okem. Infračervené záření je pro nás za normálních okolností neviditelné, ale je všude kolem nás – vyzařují ho objekty v závislosti na jejich teplotě, a také je součástí slunečního spektra, které proniká i do stinných míst nebo je přítomno v noci (například odražené od měsíce nebo hvězd, případně z umělých zdrojů NIR osvětlení).
Vědci z RMIT a TMOS přišli na způsob, jak tyto upkonverzní nanočástice integrovat do ultratenkého filmu, který lze aplikovat na běžné silikonové kontaktní čočky. Tento film funguje jako jakýsi „překladač“ světla. Když na něj dopadne neviditelné NIR světlo, UCNPs ho „chytí“ a převedou na viditelné světelné signály, které pak může uživatel vnímat přímo svým zrakem. Představte si to jako miniaturní, pasivní zesilovač světla umístěný přímo na vašem oku.
Klíčové je, že tato technologie je pasivní. To znamená, že nevyžaduje žádný externí zdroj energie, žádné baterie ani složité elektronické obvody, které jsou typické pro tradiční brýle pro noční vidění. Vše se děje na úrovni interakce světla s nanočásticemi. Čočky jsou navíc navrženy tak, aby byly kompatibilní se stávajícími výrobními postupy pro kontaktní čočky, což by mohlo v budoucnu usnadnit jejich masovou produkci.
Vidění se zavřenýma očima: Sen, nebo reálná možnost?
Jedním z nejvíce fascinujících aspektů této technologie, který zmiňuje i titulek původního článku na SciTechDaily, je potenciál „vidět“ i se zavřenýma očima. Jak je to možné? Vysvětlení spočívá v tom, že blízké infračervené světlo má schopnost do určité míry pronikat tenkými biologickými tkáněmi, jako jsou například oční víčka.
Pokud by tedy NIR světlo prošlo vašimi zavřenými víčky a dopadlo na kontaktní čočku s UCNPs, tyto nanočástice by ho stále mohly přeměnit na viditelné světlo. Vzniklý obraz by samozřejmě nebyl tak ostrý a detailní jako při otevřených očích, ale mohl by poskytovat základní orientaci v prostoru nebo detekci světelných zdrojů či pohybujících se objektů i v situaci, kdy máte oči zavřené. Tato myšlenka otevírá dveře k celé řadě spekulací o možných aplikacích, od nenápadného sledování okolí až po nové formy interakce s prostředím. Je však důležité zdůraznit, že se jedná o potenciál, který bude muset být ještě důkladně prozkoumán a testován v praxi.
Výhody oproti tradičním technologiím nočního vidění
Současné technologie pro noční vidění, typicky v podobě brýlí nebo monokulárů (Night Vision Goggles – NVGs), mají několik nevýhod, které by nové kontaktní čočky mohly překonat:
- Velikost a váha: NVGs jsou často objemné a těžké, což omezuje jejich použitelnost a komfort, zejména při delším nošení. Kontaktní čočky by byly prakticky neznatelné.
- Externí napájení: Většina NVGs vyžaduje baterie, které se mohou vybít v nevhodnou chvíli. Kontaktní čočky s UCNPs jsou pasivní a žádnou energii nepotřebují.
- Omezené zorné pole: Některé NVGs mohou zužovat zorné pole uživatele. Kontaktní čočky by poskytovaly přirozenější, periferní vidění.
- Charakteristická zelená záře: Tradiční NVGs často produkují obraz v typických zelených odstínech. Nová technologie by mohla potenciálně generovat obraz v přirozenějších barvách nebo v širším spektru viditelného světla, v závislosti na použitých UCNPs.
- Cena: Ačkoliv je to zatím v rovině spekulací, pokud by se podařilo technologii škálovat pro masovou výrobu, mohly by být tyto čočky cenově dostupnější než drahé vojenské NVGs.
- Nenápadnost: Kontaktní čočky jsou diskrétní, na rozdíl od nápadných brýlí pro noční vidění.
Je zřejmé, že pokud se podaří tuto technologii dotáhnout do úspěšného konce, mohla by znamenat skutečnou revoluci.
Bezpečnost především: Jsou tyto „superčočky“ bezpečné?
Otázka bezpečnosti je samozřejmě na prvním místě, kdykoli se jedná o něco, co přichází do přímého kontaktu s lidským tělem, natož s tak citlivým orgánem, jako je oko. Vědci z RMIT a TMOS si jsou toho plně vědomi.
Dobrou zprávou je, že samotné upkonverzní nanočástice (UCNPs) jsou již v současnosti zkoumány a využívány v jiných biomedicínských oblastech. Používají se například pro zobrazování v medicíně (medical imaging), v systémech pro dálkový průzkum (remote sensing), pro cílené doručování léků v těle nebo dokonce v léčbě rakoviny. Obecně jsou UCNPs považovány za biologicky bezpečné.
Samotné kontaktní čočky, do kterých by byl ultratenký film s nanočásticemi integrován, by byly vyrobeny ze silikonu. To je materiál, který se již běžně používá pro výrobu moderních kontaktních čoček díky své vysoké propustnosti pro kyslík, pružnosti a biokompatibilitě.
Profesor Bhaskaran a jeho tým zdůrazňují, že jejich technologie je navržena tak, aby byla ultratenká a plochá, což minimalizuje jakékoli potenciální nepohodlí nebo interference s normální funkcí oka. Přesto bude samozřejmě nutné provést rozsáhlé klinické testy, než by takové čočky mohly být schváleny pro běžné použití. Výzkum je zatím ve fázi „proof-of-concept“, což znamená, že vědci prokázali funkčnost základního principu v laboratorních podmínkách. Cesta k finálnímu produktu je ještě dlouhá, ale první kroky vypadají velmi slibně.
Kde všude by se mohly tyto revoluční čočky uplatnit? Široké spektrum aplikací
Potenciál využití kontaktních čoček pro noční vidění je obrovský a sahá daleko za hranice osobního gadgetu pro technologické nadšence. Pojďme se podívat na některé možné oblasti:
- Osobní bezpečnost a ochrana: Lidé by se mohli cítit bezpečněji při pohybu v noci nebo ve špatně osvětlených prostorách. Mohly by pomoci předejít nehodám nebo usnadnit orientaci.
- Vojenské a policejní složky: Pro vojáky, policisty a další bezpečnostní personál by takové čočky znamenaly obrovskou taktickou výhodu – nenápadné a neustále dostupné noční vidění bez nutnosti nosit objemné vybavení.
- Záchranné služby: Záchranáři by mohli lépe operovat v noci, v zakouřených prostředích (pokud NIR proniká kouřem lépe než viditelné světlo) nebo při pátrání po pohřešovaných osobách za snížené viditelnosti.
- Zdravotnictví: Sestry a lékaři by mohli diskrétně sledovat pacienty v noci bez nutnosti rozsvěcet rušivé světlo. Mohly by také najít uplatnění v diagnostice, kde je potřeba sledovat procesy probíhající v NIR spektru.
- Průmysl a údržba: Pracovníci v dolech, tunelech, při nočních opravách infrastruktury nebo v jiných tmavých prostředích by mohli pracovat bezpečněji a efektivněji.
- Vědecký výzkum: Biologové studující noční živočichy by mohli pozorovat jejich přirozené chování bez vyrušení umělým osvětlením.
- Řízení a doprava: Ačkoliv zde by bylo nutné zvážit mnoho bezpečnostních aspektů a legislativních omezení, teoreticky by mohly pomoci řidičům lépe vidět v noci.
- Lidé se zrakovým postižením: Pro některé osoby s určitými typy zrakových vad, například s noční slepotou, by tato technologie mohla znamenat výrazné zlepšení kvality života.
- Sport a rekreace: Noční turistika, pozorování hvězd, airsoft nebo paintball v noci – možnosti jsou téměř neomezené.
A to jsme jistě nevyjmenovali všechna potenciální využití. Jakmile bude technologie dostupná, lidská vynalézavost jistě najde další a další způsoby, jak ji uplatnit.
Výzvy na cestě k realitě a budoucnost vývoje
Ačkoliv je objev vědců z RMIT a TMOS nesmírně slibný, je důležité si uvědomit, že se nacházíme na začátku dlouhé cesty. Před masovým rozšířením kontaktních čoček pro noční vidění stojí ještě několik významných výzev:
- Optimalizace výkonu: Je potřeba dále vylepšit efektivitu přeměny NIR na viditelné světlo, aby byl výsledný obraz co nejjasnější a nejostřejší. Je také otázkou, jak široké spektrum NIR dokáží čočky pokrýt a jaký bude výsledný barevný vjem.
- Dlouhodobá stabilita a trvanlivost: Nanočástice a ultratenký film musí vydržet běžné podmínky nošení kontaktních čoček, včetně kontaktu se slzami, mrkáním a čištěním.
- Výrobní proces a škálovatelnost: Ačkoliv je technologie navržena s ohledem na kompatibilitu se stávající výrobou, bude potřeba vyvinout a optimalizovat procesy pro velkosériovou produkci za přijatelnou cenu.
- Rozsáhlé klinické testy: Nejdůležitějším krokem bude prokázání bezpečnosti a účinnosti čoček u lidí prostřednictvím přísných klinických studií. To zahrnuje testování biokompatibility, vlivu na zdraví očí, kvality vidění a možných vedlejších účinků.
- Regulační schválení: Než se jakýkoli zdravotnický prostředek dostane na trh, musí projít schvalovacím procesem u regulačních orgánů (jako je FDA v USA nebo EMA v Evropě).
- Řešení etických otázek: S každou technologií, která dává lidem nové "schopnosti", přicházejí i etické otázky ohledně jejího možného zneužití (např. v oblasti soukromí).
Tým profesorky Bhaskaran a Dr. Asegbe si je těchto výzev vědom a plánuje další výzkum a vývoj. Jejich cílem je nejen zdokonalit samotnou technologii, ale také prozkoumat nové typy nanomateriálů, které by mohly nabídnout ještě lepší vlastnosti nebo další funkce.
Závěr: Australský vynález, který může změnit náš pohled na svět (doslova!)
Objev ultratenkých kontaktních čoček s upkonverzními nanočásticemi, který nám představili vědci z RMIT University a TMOS, je skutečně fascinujícím příkladem toho, jak se hranice mezi vědeckou fantastikou a realitou neustále posouvají. Možnost vidět ve tmě, a potenciálně i se zavřenýma očima, pomocí nenápadných kontaktních čoček, je koncept, který ještě nedávno patřil výhradně do říše snů.
Díky inovativnímu myšlení a usilovné práci australských výzkumníků, podpořených institucemi jako je Australian Research Council, se tento sen začíná přibližovat realitě. Ačkoliv cesta k běžně dostupným „nočním“ čočkám je ještě dlouhá a plná výzev, první výsledky jsou více než povzbudivé.
Tato technologie má potenciál nejen poskytnout lidem novou, téměř superschopnost, ale také přinést revoluci v mnoha průmyslových odvětvích, zlepšit bezpečnost a ochranu, a možná i pomoci lidem se zrakovým postižením. Je to skvělá ukázka toho, jak věda a výzkum mohou vést k objevům, které mají potenciál hluboce ovlivnit náš každodenní život.
Budeme s napětím sledovat další pokroky v tomto vzrušujícím projektu. Kdo ví, možná se za pár let budeme divit, jak jsme kdy mohli žít bez možnosti jednoduše si nasadit kontaktní čočky a vidět svět v úplně novém světle – i když žádné viditelné světlo kolem nás zrovna nebude. Budoucnost je jasnější, a to i ve tmě!
