Les lentilles de contact infrarouges permettent de voir dans l'obscurité, même les yeux fermés
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Des neuroscientifiques et des spécialistes des matériaux ont créé des lentilles de contact qui permettent la vision infrarouge chez l'homme et la souris en convertissant la lumière infrarouge en lumière visible. Contrairement aux lunettes de vision nocturne infrarouge, ces lentilles, décrites dans la revue Cell Press du 22 mai, ne nécessitent pas de source d'alimentation et permettent à leur porteur de percevoir plusieurs longueurs d'onde infrarouges. Grâce à leur transparence, les utilisateurs peuvent voir simultanément la lumière infrarouge et la lumière visible, bien que la vision infrarouge soit améliorée lorsque les participants avaient les yeux fermés.
« Nos recherches ouvrent la voie à des dispositifs portables non invasifs permettant de superviser les personnes », explique Tian Xue, auteur principal et neuroscientifique à l'Université des sciences et technologies de Chine. « Ce matériau offre d'ores et déjà de nombreuses applications potentielles. Par exemple, la lumière infrarouge vacillante pourrait servir à transmettre des informations dans des contextes de sécurité, de sauvetage, de cryptage ou de lutte contre la contrefaçon. »
La technologie des lentilles de contact utilise des nanoparticules qui absorbent la lumière infrarouge et la convertissent en longueurs d'onde visibles par les mammifères (par exemple, le rayonnement électromagnétique dans la gamme 400-700 nm). Ces nanoparticules permettent spécifiquement la détection de la « lumière proche infrarouge », c'est-à-dire la lumière infrarouge dans la gamme 800-1600 nm, juste au-delà de ce que les humains peuvent déjà voir. L'équipe avait déjà montré que ces nanoparticules permettaient la vision infrarouge chez la souris lorsqu'elles étaient injectées dans la rétine, mais elle souhaitait concevoir une solution moins invasive.
Pour créer les lentilles de contact, l'équipe a combiné les nanoparticules avec des polymères souples et non toxiques utilisés dans les lentilles de contact souples standard. Après avoir démontré l'absence de toxicité des lentilles, ils ont testé leur efficacité sur des humains et des souris.
Ils ont constaté que les souris portant des lentilles de contact présentaient des comportements suggérant qu'elles pouvaient voir les longueurs d'onde infrarouges. Par exemple, lorsqu'on leur proposait de choisir entre une boîte sombre et une boîte éclairée par infrarouge, les souris portant des lentilles de contact ont choisi la boîte sombre, tandis que les souris sans lentilles n'ont montré aucune préférence. Les souris présentaient également des signes physiologiques de vision infrarouge : leurs pupilles se contractaient en présence de lumière infrarouge, et l'imagerie cérébrale a révélé que la lumière infrarouge provoquait l'activation de leurs centres de traitement visuel.
Chez l'homme, les lentilles de contact infrarouges ont permis aux participants de détecter avec précision des signaux clignotants de type morse et de percevoir la direction de la lumière infrarouge incidente. « C'est clair : sans lentilles de contact, le sujet ne voit rien, mais lorsqu'il les porte, il perçoit clairement le scintillement de la lumière infrarouge », explique Xue. « Nous avons également constaté que lorsque le sujet ferme les yeux, il est encore plus à même de percevoir ce scintillement, car la lumière proche infrarouge pénètre la paupière plus efficacement que la lumière visible, ce qui réduit les interférences avec la lumière visible. »
Une modification supplémentaire apportée aux lentilles de contact permet aux utilisateurs de différencier les différents spectres de lumière infrarouge grâce à la conception des nanoparticules pour coder en couleur différentes longueurs d'onde infrarouges. Par exemple, les longueurs d'onde infrarouges de 980 nm ont été converties en lumière bleue, celles de 808 nm en lumière verte et celles de 1 532 nm en lumière rouge. En plus de permettre aux porteurs de lentilles de percevoir plus de détails dans le spectre infrarouge, ces nanoparticules à code couleur pourraient être modifiées pour aider les daltoniens à voir des longueurs d'onde qu'ils seraient autrement incapables de détecter.
« En convertissant la lumière rouge visible en quelque chose comme la lumière verte visible, cette technologie pourrait rendre l’invisible visible pour les personnes daltoniennes », explique Xue.
Étant donné que les lentilles de contact ont une capacité limitée à capturer les détails fins (en raison de leur proximité avec la rétine, ce qui provoque la dispersion des particules lumineuses converties), l’équipe a également développé un système de verre portable utilisant la même technologie de nanoparticules, qui a permis aux participants de percevoir des informations infrarouges à plus haute résolution.
Actuellement, les lentilles de contact ne peuvent détecter que le rayonnement infrarouge projeté par une source de lumière LED, mais les chercheurs travaillent à augmenter la sensibilité des nanoparticules afin qu'elles puissent détecter des niveaux inférieurs de lumière infrarouge.
« À l’avenir, en travaillant avec des scientifiques des matériaux et des experts en optique, nous espérons fabriquer une lentille de contact avec une résolution spatiale plus précise et une sensibilité plus élevée », explique Xue.