در طول تاریخ، انسان‌ها همواره رویای دیدن فراتر از طیف مرئی نور را در سر داشته‌اند. بسیاری برای تحقق این آرزو به ابزارهای خاصی مانند دوربین‌های دید در شب یا سیستم‌های مادون قرمز تکیه کرده‌اند. اما اخیراً تیمی از پژوهشگران راهی ساده‌تر و خلاقانه‌تر برای شناسایی سیگنال‌های پنهان مادون قرمز در محیط ارائه کرده‌اند که میتواند تحول بزرگی در این حوزه ایجاد کند.
لنزهای تماسی که نور مادون قرمز را قابل دیدن می‌کنند
تیم تحقیقاتی به رهبری «تیان شوه» (Tian Xue)، عصب‌شناس برجسته از دانشگاه علوم و فناوری چین، لنز تماسی بدون منبع تغذیه‌ای طراحی کرده‌اند که حاوی نانوموادی خاص است. این لنز میتواند به کاربر اجازه دهد تا برخی از اشکال نور مادون قرمز را مشاهده کند؛ نوری که از حدود ۷۰۰ نانومتر آغاز می‌شود و بسیار فراتر از طیف رنگی معمولی چشم انسان قرار دارد این روش به طور بالقوه در زمینه‌هایی همچون مأموریت‌های امداد و نجات، امنیتی و نظامی، کاربردهای ارزشمندی خواهد داشت؛ جایی که پرتوهای نامرئی مادون قرمز می‌توانند به صورت کدهایی قابل‌مشاهده درآیند.
این لنزها از نانوذراتی بهره می‌برند که نور مادون قرمز نزدیک (Near-Infrared) را به طول موج‌هایی در طیف قابل رویت برای چشم انسان تبدیل می‌کنند. وقتی که کاربر لنز را بر روی چشم خود قرار می‌دهد، میتواند الگوهای چشمک‌زن پرتوهای مادون قرمز را در زمان واقعی (real-time) مشاهده کند. نکته جالب اینجاست که حتی با چشمان بسته نیز کاربران می‌توانند این سیگنال‌ها را دریافت کنند، زیرا طول موج مادون قرمز بسیار بهتر از نور مرئی از طریق پلک عبور می‌کند.
شوه می‌گوید: «همه چیز کاملاً واضح است؛ بدون این لنزها، فرد قادر به دیدن هیچ چیزی نیست، اما به محض استفاده از آن، میتواند چشمک زدن نور مادون قرمز را به وضوح ببیند.»در یکی از آزمایش‌ها، پژوهشگران پیام‌هایی شبیه به کد مورس را با استفاده از نورهای چشمک‌زن نامرئی ارسال کردند. شرکت‌کنندگان با استفاده از لنز توانستند الگوی چشمک‌زن نور را تشخیص دهند.
تبدیل نور مادون قرمز به رنگ‌های قابل مشاهده و کاربردهای امنیتی آن
قابلیت جالب دیگر این لنزها، تنظیم‌پذیری برای دریافت بخش‌های مختلفی از طیف الکترومغناطیسی است. نانوذرات خاصی که در ساخت این لنز به کار رفته‌اند، می‌توانند بخش‌های مختلفی از نور مادون قرمز نزدیک را به رنگ‌های مختلف در طیف قابل‌مشاهده تبدیل کنند برای مثال، نورهایی با طول موج نزدیک به ۹۸۰ نانومتر به رنگ آبی تبدیل می‌شوند، در حالی که سیگنال‌های ۸۰۸ نانومتری به سبز تغییر می‌یابند. در طول‌موج‌های بالاتر، مثلاً در حدود ۱۵۳۲ نانومتر، برخی از نانوذرات انرژی دریافتی را به رنگ قرمز متمایل تبدیل می‌کنند.
این فناوری نه تنها برای کاربردهای نظامی و امدادی، بلکه برای افرادی که دچار کوررنگی هستند نیز میتواند مفید باشد و کمک کند تا آن‌ها طول‌موج‌هایی را که پیش‌تر برایشان نامرئی بود، تشخیص دهند توانایی دیدن نور مادون قرمز بدون استفاده از تجهیزات حجیم و سنگین، میتواند نحوه عملکرد سربازان در محیط‌های تاریک یا پر از موانع دید را به‌کلی متحول کند برخلاف دوربین‌های دید در شب یا عینک‌هایی که به منبع تغذیه خارجی نیاز دارند و ممکن است با انعکاس یا گرمای خود موقعیت فرد را لو بدهند، این لنزهای تماسی به‌صورت غیرفعال و بدون تولید نور یا گرما عمل می‌کنند و ابزاری نامرئی برای شناسایی تهدیدات یا سیگنال‌ها فراهم می‌کنند.
تیم‌های نظارتی نیز می‌توانند به کمک این تکنولوژی، اشیاء یا مکان‌هایی را که با نور مادون قرمز علامت‌گذاری شده‌اند، بدون جلب توجه و به‌صورت مخفیانه شناسایی کنند. از آنجا که این لنزها شفاف و سبک‌وزن هستند، کاربر میتواند بدون درگیری دستان خود و در حالی که آگاهی کاملی از محیط دارد، همزمان به بررسی محدوده مرئی و نامرئی بپردازد.
آزمایش‌های اولیه و توسعه تکنولوژی و کاربردهای پزشکی و بهداشتی
اولین آزمایش‌ها روی موش‌ها انجام شد تا ایمنی و عملکرد لنز مورد ارزیابی قرار گیرد. نتایج نشان داد که استفاده از این لنز بر سلامت چشم حیوانات تأثیری منفی ندارد. موش‌ها نشانه‌هایی از تشخیص نور مادون قرمز نشان دادند؛ آن‌ها ترجیح می‌دادند در جعبه‌های تاریکی قرار بگیرند که با نور مادون قرمز روشن شده بودند در ادامه، انسان‌ها نیز این لنزها را امتحان کردند و توانستند الگوهای نور مادون قرمز را تشخیص دهند. همچنین، پژوهشگران یک نوع عینک طراحی کرده‌اند که از همان فناوری نانویی استفاده می‌کند. فاصله‌ی بیشتر این نانومواد تا شبکیه در عینک، باعث بهبود وضوح تصویر شده و کاربردهایی در تصویربرداری پزشکی یا پایش شرایط زیستی فراهم می‌کند.
کاربردهای بالقوه‌ی این فناوری تنها محدود به امنیت و نجات نیست. دانشمندان پیشنهاد می‌کنند که این لنزها می‌توانند به پزشکان در شناسایی تغییرات حرارتی مرتبط با التهاب، کاهش جریان خون، یا حتی تومورهای مراحل اولیه کمک کنند از آنجا که نور مادون قرمز با بافت‌های بدن تعامل متفاوتی نسبت به نور مرئی دارد، این فناوری راهی برای معاینات غیرتهاجمی در معاینات معمول یا مراقبت‌های اورژانسی فراهم می‌آورد جراحان یا دندان‌پزشکان نیز ممکن است از بازخورد حرارتی لحظه‌ای هنگام جراحی بهره‌مند شوند. توانایی مشاهده‌ی درون بافت به‌صورت رنگی و لحظه‌ای، میتواند دقت جراحی را افزایش داده و نیاز به دستگاه‌های سنگین تصویربرداری را در برخی موقعیت‌ها کاهش دهد.
گام‌های بعدی و آینده‌ی لنزهای مادون قرمز
یکی از مهم‌ترین مراحل پیش رو، تأیید زیست‌سازگاری و پایداری لنز برای استفاده روزانه است. پایه‌ی پلیمری نرم لنز باید در عین راحت بودن برای چشم، توانایی نگهداری نانومواد تعبیه شده را داشته باشد. نتایج اولیه نشانی از سمیت ندارد، اما بررسی‌های بلندمدت برای تأیید ایمنی قطعی ادامه خواهد داشت.
پژوهشگران امیدوارند که در آینده بتوان این لنزها را با فناوری‌های افزایش طیف رنگ برای افراد کوررنگ نیز ترکیب کرد. به‌عنوان نمونه، نسخه‌ای از این لنز ممکن است در آینده نور قرمز را به سبز تبدیل کند و به این ترتیب دامنه‌ی قابل درک رنگ‌ها را برای چنین افرادی گسترش دهد تیم تحقیقاتی تمرکز خود را بر روی بهینه‌سازی روش‌های تولید و تست‌های بالینی متمرکز کرده است. هدف نهایی، دستیابی به لنزی است که همچون لنزهای معمولی آسان و راحت باشد، اما در عین حال از قابلیت‌های نوری پیشرفته برخوردار باشد.
جمع‌بندی
تکنولوژی لنزهای تماسی مادون قرمز که بدون نیاز به منبع انرژی خارجی، امکان دیدن نورهایی را فراهم می‌آورد که در حالت عادی برای چشم انسان نامرئی هستند، میتواند انقلابی در حوزه‌های پزشکی، نظامی، امداد و ارتباطات بصری ایجاد کند. این پیشرفت، پلی میان توانایی‌های زیستی طبیعی و فناوری‌های نوری نوین به شمار می‌رود و آینده‌ای را نوید می‌دهد که در آن انسان‌ها می‌توانند جهان را با چشم‌هایی بازتر و ابزاری نامرئی ببینند.
لینک منبع: earth
بیشتر بدانیم: کشف سلول‌های محرک رشد مو
نظرات کاربران