Ausgehend von einem Experiment mit Mäusen hat ein Forschungsteam der Universität von Hefei in China Kontaktlinsen entworfen, die nahes Infrarotlicht für menschliche Probanden sichtbar machen.

Im Tierversuch wurden Nanopartikel direkt in die Augen der Mäuse injiziert. Dort wandelten sie drei verschiedene infrarote Wellenlängen in die sichtbaren Farben Rot, Grün und Blau um.

In der Folge wurde beobachtet, dass die behandelten Mäuse Kammern mit infrarotem Licht nicht mehr als dunkel empfanden. Da Menschen jedoch nicht dazu neigen, sich Substanzen ins Auge injizieren zu lassen, wurden Kontaktlinsen mit Nanopartikeln entwickelt.

Anregung und Auslöschung

Verantwortlich für die Umwandlung des infraroten Lichts ist die Photonen-Hochkonversion. Die im Vergleich zu sichtbarem Licht wesentlich energieärmeren Photonen des infraroten Spektrums regen Elektronen in den Nanopartikeln an. Damit diese Photonen mit kürzerer Wellenlänge aussenden, müssen sich mehrere Partikel mit angeregten Elektronen zusammenfinden.

Anschließend wird ein Photon im sichtbaren Bereich ausgesendet. Weil es sich um einen photophysikalischen Prozess handelt, bleibt die Struktur der Partikel erhalten und es muss keine externe Energie zugeführt werden, abgesehen vom Licht.

Die bekannte Wärmestrahlung wird jedoch nicht sichtbar. Sie besitzt eine zu große Wellenlänge für den Prozess, ist also zu energiearm. Stattdessen können drei Wellenlängen im nahen Infrarotbereich mit 1.532, 980 und 808 Nanometern in rotes Licht bei 650, grünes Licht bei 540 und blaues Licht bei 450 Nanometern umgewandelt werden.

Laut der Studie in der Fachzeitschrift Cell wurde dafür eine spezielle LED genutzt, die diese Strahlung aussendet. Die Probanden konnten die Richtung und die Intensität wahrnehmen.

Starke Limitierung

Durch die Nähe zur Netzhaut und die räumliche Begrenzung in der Kontaktlinse ist die Auflösung allerdings sehr gering. Hinzu kommt, dass das sich das sichtbar gemachte Licht mit der ohnehin wahrnehmbaren Umgebung überlagert.

In den Experimenten wurden die besten Resultate deshalb bei geschlossenen Augen erzielt. Infrarotes Licht kann das Augenlid durchdringen.

Von der Supersicht, wie das Forschungsteam es nennt, erhofft sich die Arbeitgruppe, dass zum Beispiel Menschen mit Farbenblindheit oder generell eingeschränkter Sehfähigkeit durch die Manipulation der Lichtspektren besser sehen können.

Außerdem wird aktuell an der Erweiterung des Spektrums gearbeitet. Theoretisch soll es möglich sein, fast den gesamten Bereich zwischen 800 und 1.600 Nanometern, also das nahe Infrarotspektrum, sichtbar zu machen.