Hãy tưởng tượng bạn chỉ cần đeo một cặp kính áp tròng là có thể nhìn thấy ánh sáng hồng ngoại – mà không cần bất kỳ thiết bị cồng kềnh nào hay thậm chí cả pin. Điều này giờ đây đã trở thành hiện thực nhờ vào một loại kính áp tròng đột phá do các nhà khoa học phát triển, có khả năng biến ánh sáng hồng ngoại vô hình thành các màu sắc mà mắt người có thể nhìn thấy.

Nhìn thấy hồng ngoại qua kính áp tròng

Các nhà khoa học đã phát triển kính áp tròng tương lai giúp nhìn thấy ánh sáng hồng ngoại bằng cách chuyển nó thành ánh sáng khả kiến. Khác hẳn với kính nhìn đêm cồng kềnh, kính này không cần nguồn điện và cho phép người dùng quan sát nhiều loại bước sóng hồng ngoại cùng lúc. Nhờ tính chất trong suốt, người đeo có thể nhìn thấy cả ánh sáng bình thường lẫn ánh sáng hồng ngoại. Thật bất ngờ, khả năng nhìn hồng ngoại lại hiệu quả hơn khi mắt nhắm.

Chi tiết về loại kính áp tròng này được công bố hôm 22-5 trên tạp chí Cell.

“Nghiên cứu của chúng tôi mở ra tiềm năng cho các thiết bị đeo không xâm lấn giúp con người có được thị lực siêu việt,” tiến sĩ Tian Xue – nhà thần kinh học tại Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc, tác giả chính của nghiên cứu – cho biết. “Vật liệu này có thể được ứng dụng ngay trong nhiều lĩnh vực, ví dụ như truyền thông tin bằng ánh sáng hồng ngoại nhấp nháy trong các tình huống an ninh, cứu hộ, mã hóa hay chống hàng giả.”

Kính sử dụng các hạt nano đặc biệt có khả năng hấp thụ ánh sáng hồng ngoại vô hình và chuyển đổi nó thành ánh sáng khả kiến, thường nằm trong bước sóng khoảng 400 đến 700 nanomet. Công nghệ này nhắm đến ánh sáng hồng ngoại gần – nằm ngay bên ngoài phạm vi thị giác con người – từ 800 đến 1.600 nanomet.

Trong các nghiên cứu trước đây, nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng các hạt này có thể mang lại thị lực hồng ngoại cho chuột khi được tiêm trực tiếp vào mắt. Lần này, họ đạt được kết quả tương tự thông qua một phương pháp ít xâm lấn hơn nhiều – tích hợp trực tiếp hạt nano vào kính áp tròng mềm.

Thử nghiệm trên chuột và người

Để tạo ra kính áp tròng này, nhóm nghiên cứu kết hợp hạt nano với các loại polymer linh hoạt, không độc hại – những vật liệu vốn được sử dụng trong kính áp tròng mềm thông thường. Sau đó, họ tiến hành thử nghiệm chức năng trên cả chuột và người.

Họ nhận thấy rằng chuột đeo kính áp tròng có biểu hiện cho thấy chúng có thể nhìn thấy bước sóng hồng ngoại. Ví dụ, khi được chọn giữa một hộp tối và một hộp có ánh sáng hồng ngoại, những con chuột đeo kính chọn hộp tối, trong khi chuột không đeo kính thì không có sự lựa chọn rõ ràng. Thêm vào đó, chuột đeo kính có đồng tử co lại khi gặp ánh sáng hồng ngoại, và các hình ảnh não cho thấy vùng xử lý thị giác sáng lên khi tiếp xúc với ánh sáng này.

Ở người, kính áp tròng hồng ngoại cho phép người tham gia phát hiện chính xác các tín hiệu nhấp nháy giống mã Morse và nhận biết được hướng của ánh sáng hồng ngoại. “Kết quả hoàn toàn rõ ràng: không có kính áp tròng, người thử không thể thấy gì, nhưng khi đeo vào, họ có thể nhìn rõ ánh sáng hồng ngoại đang nhấp nháy,” Xue cho biết.

“Chúng tôi cũng nhận thấy rằng khi người dùng nhắm mắt, họ còn nhận thông tin tốt hơn, vì ánh sáng hồng ngoại gần xuyên qua mí mắt hiệu quả hơn ánh sáng khả kiến, nên ít bị giảm nhiễu do ánh sáng thường gây ra.”

Ứng dụng vượt ngoài thị lực

Một cải tiến bổ sung ở kính áp tròng này là khả năng phân biệt các phổ hồng ngoại khác nhau nhờ mã hóa màu sắc theo bước sóng. Chẳng hạn, ánh sáng hồng ngoại 980 nm được chuyển thành ánh sáng xanh dương, 808 nm thành xanh lá, và 1.532 nm thành đỏ. Ngoài việc giúp người đeo nhận diện chi tiết hơn trong phổ hồng ngoại, các hạt nano mã màu này còn có thể điều chỉnh để giúp người mù màu nhìn thấy các bước sóng mà họ không thể phát hiện bằng mắt thường.

“Bằng cách chuyển ánh sáng đỏ thành ánh sáng xanh lá, công nghệ này có thể giúp người mù màu nhìn thấy những điều vô hình,” Xue nói.

Do kính áp tròng có giới hạn về khả năng hiển thị chi tiết (vì ánh sáng được chuyển đổi quá gần võng mạc nên bị tán xạ), nhóm nghiên cứu cũng phát triển các kính đeo có sử dụng cùng công nghệ hạt nano, giúp người dùng nhìn thấy thông tin hồng ngoại với độ phân giải cao hơn.

“Trong tương lai, chúng tôi hy vọng sẽ hợp tác với các nhà khoa học vật liệu để chế tạo kính áp tròng có độ phân giải không gian chính xác hơn và độ nhạy cao hơn,” Xue nói.

Một nhà nghiên cứu đặt kính áp tròng hồng ngoại vào trong mắt của người tham gia thử nghiệm. Ảnh: SciTechDaily