Изследователи са разработили прототип на устройство, което преобразува инфрачервената светлина в цветни изображения, предлагайки различен подход към нощното виждане, който надхвърля обичайните монохромни дисплеи. Системата, създадена от екип в Пекинския технологичен институт използва квантови точки от телурид на живак, съчетани с двуслоен OLED дисплей. Вместо да преобразува инфрачервеното излъчване в един-единствен цвят въз основа на яркостта, устройството преобразува различните дължини на вълните и интензитетите в отделни видими цветове.
Това разграничение е от ключово значение. Традиционните системи за инфрачервено изображение разчитат на детектори, които улавят широк спектър от дължини на вълните, но не запазват много подробности за тях, така че резултатът обикновено се представя като разлики в яркостта в един-единствен цвят, най-често зелен. Въпреки че това е ефективно, то не се възползва от способността на човешкото око да различава фини промени в цвета. Новият дизайн преодолява това ограничение на ниво материал. Квантовите точки, използвани в устройството са с размер само няколко нанометра, което им придава дискретни енергийни състояния.
В резултат на това те реагират по различен начин в зависимост от дължината на вълната и интензивността на постъпващата инфрачервена светлина. По-нискоенергийните, по-дълги дължини на вълната генерират по-малко носители на заряд, докато по-късите дължини на вълната и по-силните сигнали могат да предизвикат по-сложни електронни преходи и да произведат повече носители.
Преобразувателят от инфрачервена към пълноцветна светлина, демонстриран в две приложения: (А) очила за носене и (Б) фоторецептор на ретината от ново поколение.
След това тези сигнали се подават към двуслойна OLED структура. Единият слой излъчва червена светлина, а другият – цианова. Енергийна бариера между тях контролира начина, по който зарядът преминава през устройството. При по-слаб инфрачервен вход системата излъчва слаба червена светлина. Когато сигналът се усили или премине към по-къси дължини на вълните, повече заряд преминава през бариерата и активира циановия слой, което води до смесване на цветовете и повишена яркост. Тъй като излъчваните цветове са пряко свързани с физичните характеристики на входящия сигнал, а не с предварително зададено съответствие, системата пренася повече информация. Изследователите оценяват, че тя би могла да открива много по-малки разлики в инфрачервената мощност в сравнение с конвенционалните системи, базирани на яркостта.
За да тестват концепцията, екипът създаде лек прототип на очила. Устройството тежи 23 грама и е полупрозрачно, което позволява на потребителите да виждат едновременно както видими, така и подобрени с инфрачервена светлина изображения. При контролирани експерименти то генерираше ясни, кодирани с цветове изображения на прости фигури и движещи се обекти при осветление с късовълнова инфрачервена светлина. Устройството може да бъде настроено и в различни режими – като наслагва инфрачервена информация върху нормалното зрение или като филтрира напълно видимата светлина за по-потапящо зрително преживяване.
Изследователите проучиха също дали преобразуваният сигнал може да бъде уловен от биологични системи. При лабораторни тестове инфрачервената светлина, обработена чрез устройството, предизвика реакции в генетично модифицирани клетки, които реагират на видимата светлина.
Прототипът преобразува инфрачервената светлина в различни цветове, докато традиционните очила за нощно виждане обикновено показват всичко в един зелен нюанс
Допълнителни експерименти показаха измерима мозъчна активност при мишки и реакции на ретината при доброволци, когато наблюдават инфрачервени сигнали чрез системата. Сама по себе си инфрачервената светлина не предизвикваше такива ефекти. В научната си статия екипът твърди, че работата „предефинира инфрачервеното виждане“, като „преодолява монохромната парадигма“ и добавя, че това проправя пътя към „визуални протези от следващо поколение“.
Все още има ограничения. Тестовете бяха проведени в контролирана среда с използване на прости цели с висок контраст, така че не е ясно колко добре би функционирала системата в по-сложни реални условия. OLED компонентът също изисква външно захранване, което прави настоящата версия по-скоро подобна на носим дисплей, отколкото на пасивно оптично устройство. Има и отворени въпроси относно материалите. Телуридът на живака е съединение на тежък метал, а проучването не разглежда дългосрочната безопасност или възможността той да се използва в устройства, които влизат в пряк контакт с тялото. Засега работата показва различен подход към инфрачервеното изображение – такъв, който вгражда цвета в самия процес на засичане, вместо да го добавя впоследствие.