Нейробиологи и материаловеды создали контактные линзы, которые обеспечивают инфракрасное зрение как у людей, так и у мышей, преобразуя инфракрасный свет в видимый. В отличие от инфракрасных очков ночного видения, контактные линзы, описанные в журнале Cell, не требуют источника питания и позволяют владельцу воспринимать различные длины волн инфракрасного излучения. Поскольку они прозрачны, пользователи могут видеть как инфракрасный, так и видимый свет одновременно, хотя инфракрасное зрение улучшалось, когда участники закрывали глаза.

"Наше исследование открывает потенциал для создания неинвазивных носимых устройств, способных наделять людей сверхзрением", - говорит старший автор Тянь Сюэ, нейробиолог из Университета науки и технологий Китая. "Существует множество потенциальных приложений для этого материала. Например, мерцающий инфракрасный свет может быть использован для передачи информации в сферах безопасности, спасательных операций, шифрования или защиты от подделок."

Технология контактных линз использует наночастицы, которые поглощают инфракрасный свет и преобразуют его в длины волн, видимые для млекопитающих (например, электромагнитное излучение в диапазоне 400–700 нм). Наночастицы специально позволяют обнаруживать "ближний инфракрасный свет", который находится в диапазоне 800–1600 нм, за пределами того, что уже могут видеть люди.

Команда ранее продемонстрировала, что эти наночастицы обеспечивают инфракрасное зрение у мышей при инъекции в сетчатку, но они стремились разработать менее инвазивный вариант.

Для создания контактных линз команда объединила наночастицы с гибкими нетоксичными полимерами, используемыми в стандартных мягких контактных линзах. После того как было установлено, что контактные линзы безопасны для здоровья, они протестировали их функциональность как на людях, так и на мышах.

Исследования показали, что мыши, носившие контактные линзы, демонстрировали поведение, указывающее на способность воспринимать инфракрасные волны. Например, когда перед ними ставили выбор между темным ящиком и ящиком, освещенным инфракрасным светом, мыши в линзах предпочитали темный ящик, в то время как мыши без линз не проявляли предпочтений.

Кроме того, у мышей наблюдались физиологические признаки инфракрасного зрения: зрачки мышей, носивших контактные линзы, сужались при воздействии инфракрасного света, а нейровизуализация показала, что инфракрасный свет активировал их зрительные центры.

Что касается людей, то инфракрасные контактные линзы позволили участникам точно обнаруживать мигающие сигналы, подобные азбуке Морзе, и определять направление поступающего инфракрасного света.

"Ситуация абсолютно ясна: без контактных линз испытуемый не видит ничего, но как только они их надевают, они четко видят мигание инфракрасного света," — отметил Сюэ.

"Мы также обнаружили, что когда испытуемый закрывает глаза, они еще лучше воспринимают эту мигающую информацию, поскольку ближний инфракрасный свет проникает через веки более эффективно, чем видимый свет, что снижает помехи от видимого света."

Дополнительная модификация контактных линз позволяет пользователям различать спектры инфракрасного света, благодаря инженерии наночастиц, которые кодируют различные инфракрасные длины волн цветами. Например, инфракрасные волны длиной 980 нм преобразуются в синий свет, длиной 808 нм — в зеленый, а длиной 1532 нм — в красный.

О важности цвета кузова знает каждый автомобилист: в Беларуси, к примеру, большинство предпочитает неброские колеры, на которых грязь и другие осадки не так заметны, а сотрудники ГАИ, как принято считать, меньше обращают внимание на подобные авто. Белый цвет, в свою очередь, полезен в странах с жарким засушливым климатом — благодаря ему кузов не так нагревается на солнце.

Вот только что вы скажете, когда узнаете о новом решении, способном влиять на температуру автомобиля самостоятельно?

Эффект зеркала

Японский автопроизводитель Nissan – большой любитель экспериментов. Одним из самых ярких его последних опытов является разработка охлаждающей краски для транспортных средств с закрытым кузовом, в частности машин. Так, японцы придумали охлаждающую краску, способную эффективно противостоять воздействиям окружающей среды, тем самым увеличивая общий комфорт при эксплуатации автомобиля.

Принцип, использованный в данной технологии, называется радиационным охлаждением. Если говорить по-простому, то такая поверхность отражает солнечные лучи, не давая тепловой энергии проникать внутрь ее структуры.

Эмаль опытных образцов была создана при участии компании Radi-Cool — действующего эксперта в области radiative cooling, то есть пассивного радиационного охлаждения. Данная фирма одной из первых стала создавать так называемый метаматериал, или композит, который состоит из двух видов реагирующих на свет частиц с особой микроструктурой.

Так, одни частицы этого композита способны отражать инфракрасное излучение ближнего диапазона путем молекулярных вибраций внутри смолы, входящей в их состав, что приводит к выделению тепла. Другие при этом испускают электромагнитные волны, активно противодействующие солнечным лучам, тем самым отражая эту энергию назад в атмосферу.

Таким образом, эмаль может снижать температуру поверхности на 12°. При этом в салоне такого авто станет прохладнее на 5°. Производитель отмечает, что впоследствии данный показатель можно улучшить, но уже сейчас нагрузка на климатическую систему и силовой агрегат может быть существенно ниже благодаря охлаждающей краске.

Область применения

Отметим, что в строительной отрасли подобные покрытия успешно применяются уже какое-то время. Благодаря эффекту радиационного охлаждения, здания, возведенные на открытой местности, меньше нагреваются. Но поскольку эти краски относятся к разряду технических, они не имеют прозрачного защитного слоя и оставляют меловой след при прикосновении.

По этой причине технологию нанесения данного покрытия на автомобили пришлось адаптировать с учетом особых технологических процессов, совместимых с промышленными распылителями, с которыми работают как люди, так и покрасочные роботы. Этот процесс не был быстрым: инженеры Nissan начали работы еще в 2021 году, использовав мощности фирменной Лаборатории передовых материалов и технологий обработки. Там был протестировано более 100 образцов, благодаря чему технологи добились устойчивого покрытия толщиной в 120 микрон. Говоря о практическом применении, стоит отметить, что такой слой примерно в шесть раз толще обычной автомобильной краски.

***

Любопытно, что данная эмаль устойчива не только к воздействию реагентам, но и механическим повреждениям, включая образованию сколов, царапин и трещин. Кроме того, новый материал обладает постоянством цвета и высоким уровнем ремонтопригодности. В перспективе инженеры Nissan планирую получить более тонкослойные покрытия с теми же полезными свойствами. Пока же новую технологию будут тестировать в сегменте легкого коммерческого транспорта и автомобилей спецслужб, так как они большую часть времени находятся в движении. При этом представители марки не стали уточнять, как применение нового типа краски скажется на конечной стоимости автомобилей.