Lenti a contatto visione notturna: come funzionano e futuro della “supervista”
Le lenti a contatto visione notturna stanno rivoluzionando il concetto di “vedere al buio”. Sviluppate dai ricercatori dell’Università di scienza e tecnologia della Cina, queste lenti per la visione notturna utilizzano nanoparticelle capaci di convertire la luce infrarossa in spettro visibile, permettendo agli umani di percepire ambienti oscuri senza strumenti esterni. La tecnologia, già testata su volontari, ha dimostrato la capacità di riconoscere segnali lampeggianti simili al codice Morse e persino di funzionare a occhi chiusi, grazie alla penetrazione della luce infrarossa vicina attraverso le palpebre. Una svolta che potrebbe trasformare la vita di chi fatica a orientarsi al calar del sole, aprendo nuove prospettive in ambiti come la sicurezza , la medicina e la lotta alla contraffazione spiegano gli autori dello studio appena pubblicato su Cell, chi le userà potrà vedere contemporaneamente sia l’infrarosso che lo spettro visibile, ottenendo quindi una supervista. Scopriamo come funzionano e dove potrebbe portarci questa supervista .
La tecnologia alla base delle lenti a contatto visione notturna
Dietro quelle lenti trasparenti c’è una rivoluzione silenziosa: la bioingegneria ottica che sfida i limiti della vista umana. Alla base del loro funzionamento ci sono nanoparticelle di terre rare , in grado di assorbire la luce infrarossa e trasformarla in radiazioni visibili al nostro occhio. Questo processo, noto come conversione upconverting , sfrutta materiali avanzati integrati in polimeri flessibili per garantire comfort e sicurezza durante l’uso. Il team guidato dal neuroscienziato Tian Xue ha sviluppato un prototipo che elimina la necessità di alimentazione esterna, sfruttando direttamente l’energia della luce ambientale.
Il problema da risolvere era chiaro: i nostri occhi sono limitati. Mentre distinguono lunghezze d’onda tra 400 e 700 nanometri, la luce infrarossa vicina (800-1600 nm) si spinge oltre, fino a 1 millimetro. Le nanoparticelle, posizionate strategicamente sulla superficie della lente, agiscono come “traduttori”, catturando la radiazione invisibile e rilasciandola in tonalità comprese nel visibile. Questo consente a chi indossa le lenti per la visione notturna di vedere simultaneamente lo spettro normale e quello infrarosso, ottenendo una visione aumentata. La trasparenza del materiale è cruciale: non deve alterare la percezione dei colori o causare affaticamento visivo.
Un aspetto innovativo? La capacità delle lenti a contatto di funzionare anche a occhi chiusi. Durante i test, i partecipanti hanno dimostrato di rilevare segnali infrarossi con maggiore precisione quando le palpebre erano abbassate, grazie alla minor interferenza della luce visibile. Questo fenomeno, spiegano i ricercatori, è dovuto alla maggiore capacità della luce infrarossa vicina di penetrare tessuti come la palpebra.
Come funzionano le nanoparticelle upconverting
Il cuore del sistema? Gli ioni di iterbio ed erbio , che collaborano per convertire la luce invisibile in tonalità visibili ai nostri occhi. Quando la luce infrarossa colpisce queste particelle, gli ioni assorbono più fotoni contemporaneamente, accumulando energia che viene poi rilasciata come luce visibile.
La scelta di integrare le nanoparticelle nei polimeri flessibili, invece di inietterle direttamente nella retina come fatto in precedenti esperimenti sui topi, ha reso il dispositivo meno invasivo e adatto all’uso quotidiano. I test di sicurezza hanno confermato che il materiale non irrita l’occhio né altera la lacrimazione, requisiti fondamentali per un’applicazione commerciale. Inoltre, la distribuzione uniforme delle particelle sulla superficie della lente garantisce una copertura completa del campo visivo, evitando zone cieche.
Test umani e risultati concreti
Provate a immaginare di leggere un codice Morse al buio più totale: sembra un’impresa impossibile, eppure i volontari ci sono riusciti grazie alle nanoparticelle incorporate nelle lenti a contatto . La sperimentazione su esseri umani ha rappresentato una tappa decisiva per validare l’efficacia del dispositivo per la visione infrarossa . I volontari, dopo aver indossato il prototipo, hanno partecipato a una serie di test per valutare la capacità di riconoscere forme, movimenti e segnali infrarossi in ambienti bui.
Un risultato inatteso? Il miglioramento delle prestazioni a occhi chiusi. I ricercatori hanno osservato che la luce infrarossa vicina penetra più efficacemente la palpebra, permettendo una ricezione più precisa dei segnali. Questo aspetto potrebbe aprire scenari inediti per applicazioni in ambienti con illuminazione variabile, come operazioni di soccorso notturne o monitoraggio medico .
La sfida della risoluzione spaziale
Nonostante i successi, le lenti per la visione notturna attuali presentano limiti nella risoluzione spaziale: la vicinanza alla retina rende difficile catturare dettagli fini, come caratteri stampati o espressioni facciali. Per superare questa barriera, il team ha sviluppato un paio di occhiali basati sulla stessa tecnologia, in grado di fornire una visione infrarossa ad alta definizione . Questo approccio ibrido—lenti a contatto per uso quotidiano e occhiali per situazioni critiche—potrebbe diventare il modello futuro.
Applicazioni future e sfide da affrontare
Le potenzialità dei dispositivi per la visione notturna vanno ben oltre la semplice capacità di “vedere al buio”. In ambito di sicurezza, potrebbero essere utilizzati per identificare persone o oggetti in ambienti scarsamente illuminati, senza l’ausilio di telecamere termiche. Nel settore medico, offrono speranze per pazienti con degenerazione maculare o altre forme di ipovisione. La crittografia e l’anticontraffazione rappresentano un altro campo promettente: la luce infrarossa potrebbe trasmettere informazioni nascoste, leggibili solo tramite dispositivi specifici.
Tuttavia, la strada verso la commercializzazione è ancora lunga. Tra le sfide da affrontare ci sono il miglioramento della sensibilità alle variazioni di luce, la riduzione dei costi di produzione e la gestione di questioni etiche legate alla privacy. Il neuroscienziato Tian Xue ha sottolineato l’importanza di collaborare con esperti di materiali e ottica per perfezionare la risoluzione e la durabilità del prodotto.
Un mercato in espansione
Il mercato delle tecnologie indossabili per la visione notturna è in crescita esponenziale, spinto dalla domanda di dispositivi sempre più leggeri e non invasivi. Le lenti a contatto visione notturna si posizionano come una soluzione unica, combinando comfort e funzionalità. Secondo analisti del settore, entro il 2030 il mercato globale di dispositivi per la visione notturna potrebbe valere oltre 10 miliardi di dollari , con un tasso di crescita annuo del 7%.
Per raggiungere questo obiettivo, però, sarà necessario affrontare ostacoli tecnologici e regolamentari. Gli standard di sicurezza dovranno garantire che l’esposizione prolungata alla luce infrarossa non danneggi la retina, mentre gli sviluppatori dovranno ottimizzare la distribuzione delle nanoparticelle per evitare difetti ottici. La ricerca proseguirà anche sul fronte energetico: se oggi le lenti a contatto non richiedono alimentazione esterna, futuri aggiornamenti potrebbero integrare microbatterie flessibili per alimentare funzioni avanzate, come il riconoscimento facciale o la realtà aumentata.
Conclusione
Non possiamo prevedere esattamente quando queste lenti saranno accessibili come un paio di occhiali, ma un dato è inequivocabile: la natura ha un nuovo concorrente. Le lenti a contatto visione notturna non sono più fantascienza: sono il frutto di anni di ricerca nel campo delle nanoparticelle e della bioingegneria. Sebbene siano ancora in fase sperimentale, i risultati ottenuti finora aprono scenari affascinanti per il futuro della visione umana. Dalla sicurezza alla medicina, passando per l’industria militare, questa tecnologia potrebbe ridefinire il modo in cui interagiamo con il mondo intorno a noi. Mentre i ricercatori lavorano per superare le limitazioni attuali, una cosa è certa: la “supervista” è più vicina che mai.
Redazione
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