Les lentilles de contact permettent à l'homme de percevoir la lumière infrarouge en couleur

Les humains détectent normalement la lumière entre 400 nm et 700 nm. Une équipe dirigée par Yuqian Ma a maintenant élargi cette plage en développant des lentilles de contact souples qui convertissent les photons dans le proche infrarouge (NIR) en lumière visible des lentilles de contact souples qui convertissent les photons du proche infrarouge (NIR) en lumière visible, donnant aux porteurs une vision NIR directe sans chirurgie.

Les lentilles intègrent des nanoparticules à conversion ascendante dans une matrice poly-HEMA. En adaptant l'indice de réfraction du polymère aux particules et en maintenant la charge de nanoparticules à 7 % de la masse, les auteurs ont maintenu une transparence de plus de 85 % dans le spectre visible. Les essais mécaniques ont montré une flexibilité et une résistance à la fatigue comparables à celles des lentilles commerciales, et les essais de sécurité oculaire de six heures sur des souris n'ont pas révélé d'apoptose cornéenne ni d'inflammation rétinienne supplémentaires.

L'électrorétinographie a enregistré des réponses normales à la lumière visible et des réponses claires au proche infrarouge uniquement lorsque les lentilles étaient présentes. Les souris portant les lentilles ont resserré leurs pupilles sous une illumination de 980 nm, ont évité une chambre éclairée dans le proche infrarouge et ont utilisé le scintillement dans le proche infrarouge pour échapper au choc. Ces effets ont persisté avec des paupières suturées, ce qui correspond à une transmittance des paupières de 23 % à 980 nm contre 0,4 % à 535 nm.

Des volontaires humains ont obtenu des résultats similaires. Les porteurs de lentilles ont détecté des flashs dans le proche infrarouge dans l'obscurité et sous une lumière ambiante de 300 lux ; le fait de fermer les yeux n'a guère altéré la sensibilité au proche infrarouge, mais a supprimé la sensibilité à la lumière visible de deux ordres de grandeur. Leur seuil de fusion de scintillement dans le proche infrarouge correspondait à la référence visible et ils décodaient les séquences de style Morse avec autant de précision qu'avec la lumière visible. Un module externe de lunettes à trois lentilles a projeté des scènes NIR à travers un film plat à conversion ascendante, ce qui a permis d'atteindre une limite de résolution spatiale proche de 65 cycles par degré et de reconnaître des motifs simples de lignes, de lettres et de formes NIR.

Le remplacement des nanoparticules conventionnelles par un design trichromatique à excitation orthogonale a permis d'ajouter de la couleur. Des excitations séparées de 808 nm, 980 nm et 1532 nm ont produit des émissions isolées vertes, bleues et rouges, respectivement. Des essais de correspondance des couleurs ont montré que les utilisateurs pouvaient mélanger ces trois canaux NIR "primaires" pour reproduire l'ensemble de la gamme chromatique au format NTSC et distinguer des symboles multicolores, des phrases codées par des indices combinés de couleur et de temps, et des objets réfléchissants dont les teintes NIR diffèrent de leur apparence visible.

Gardez à l'esprit que les lentilles ne seront pas disponibles avant des années : il faudra résoudre des problèmes tels que la faible sensibilité sans éclairage NIR actif, les limites inhérentes à la résolution, les défis liés à la constance des couleurs et la nécessité d'effectuer des tests sur l'homme à plus grande échelle. Les lunettes intelligentes équipées de caméras et d'écrans NIR pourraient être commercialisées dans quelques années, tandis que les lentilles de contact à conversion ascendante nécessiteront probablement de nombreuses années de travail sur les matériaux, l'optique et la réglementation.