Ученые создали прибор ночного видения с полноцветным изображением
Исследователи из Пекинского технологического института разработали устройство, которое преобразует инфракрасное излучение в полноцветное видимое изображение. В экспериментах оно вызвало зрительные реакции у мышей и людей.
Группа исследователей Пекинского технологического института под руководством Синя Тана и Гэ Му создала устройство, позволяющее видеть инфракрасный свет в новом формате. В отличие от стандартных очков ночного видения, которые передают инфракрасную картину в основном в зеленых тонах, новая система преобразует разные инфракрасные длины волн в разные участки видимого спектра, давая полноцветное изображение, близкое к естественному.
В основе устройства лежат коллоидные квантовые точки из теллурида ртути, поглощающие инфракрасное излучение, и двухслойный OLED-дисплей, превращающий эту энергию в видимый цвет. Из-за крошечного размера квантовых точек — около четырех нанометров — их энергетические уровни дискретны. Фотоны разной длины волны и интенсивности вызывают разные электронные переходы, создавая разное количество носителей заряда. Более короткие волны и более яркий свет выталкивают больше положительных дырок в сторону OLED-слоя.
OLED состоит из двух излучающих слоев, разделенных энергетическим барьером около 0,82 электронвольта. Ближний к дыркам слой светится красным, дальний — голубым. Когда дырок мало, светится только красный слой. С ростом их числа барьер насыщается, и включается голубое излучение, меняя общий цвет и яркость. Таким образом, цвет кодирует и длину волны, и интенсивность инфракрасного света. По расчетам команды, устройство позволяет различать различия мощности инфракрасного излучения примерно в 200 раз точнее, чем одноканальные системы.
Исследователи также собрали полупрозрачные очки весом 23 грамма с активной областью 3,57 квадратного сантиметра. В тестах они проецировали четкие цветные изображения испытательных образцов и движущихся объектов при подсветке коротковолновым инфракрасным светом, одновременно пропуская обычный видимый свет. В перспективе очки можно переключать между режимом дополненной реальности и полностью инфракрасным режимом.
В биологических экспериментах преобразованный инфракрасный свет вызывал фототоки в клетках с канальным родопсином-2. У мышей регистрировали электроэнцефалограмму, а у добровольцев — электроретинограмму в ответ на инфракрасные импульсы, прошедшие через устройство. Сами инфракрасные импульсы без преобразователя не давали никакого эффекта.
Однако до практического применения еще далеко. Испытания проводились в контролируемых условиях с простыми контрастными изображениями, а не с реальными сценами. OLED требует внешнего питания, а теллурид ртути — это соединение тяжелого металла, о долгосрочной безопасности которого данных нет. Авторы называют работу шагом к созданию зрительных протезов нового поколения, но до имплантируемого устройства еще несколько этапов.
