적외선 콘택트 렌즈를 사용하면 눈을 감고 있어도 어둠 속에서 볼 수 있습니다.

신경과학자들과 재료과학자들은 적외선을 가시광선으로 변환하여 사람과 쥐 모두에서 적외선 시야를 확보할 수 있는 콘택트렌즈를 개발했습니다. 5월 22일 셀 프레스 (Cell Press) 저널에 소개된 이 콘택트렌즈는 적외선 야간 투시경과 달리 전원이 필요하지 않으며, 착용자가 여러 적외선 파장을 감지할 수 있도록 합니다. 투명하기 때문에 사용자는 적외선과 가시광선을 동시에 볼 수 있지만, 참가자들이 눈을 감았을 때 적외선 시야가 더욱 향상되었습니다.

중국과학기술대학교 신경과학자이자 이번 연구의 수석 저자인 티안 쉐(Tian Xue)는 "이 연구는 비침습적 웨어러블 기기를 통해 사람들에게 감독 기능을 제공할 수 있는 가능성을 열어줍니다."라고 말했습니다.

"이 소재는 현재 다양한 분야에 활용될 수 있습니다. 예를 들어, 깜빡이는 적외선은 보안, 구조, 암호화 또는 위조 방지 환경에서 정보를 전송하는 데 사용될 수 있습니다."

콘택트렌즈 기술은 적외선을 흡수하여 포유류의 눈에 보이는 파장(예: 400~700nm 범위의 전자기파)으로 변환하는 나노입자를 사용합니다. 이 나노입자는 인간이 볼 수 있는 파장보다 약간 더 넓은 800~1600nm 범위의 적외선인 "근적외선"을 감지할 수 있도록 합니다. 연구팀은 이전에 이 나노입자를 쥐의 망막에 주입했을 때 적외선 시력이 향상됨을 보였지만, 더 덜 침습적인 방법을 개발하고자 했습니다.

연구팀은 콘택트렌즈를 만들기 위해 나노입자를 일반 소프트 콘택트렌즈에 사용되는 유연하고 무독성인 폴리머와 결합했습니다. 콘택트렌즈가 무독성임을 확인한 후, 사람과 쥐를 대상으로 렌즈의 기능을 시험했습니다.

연구진은 콘택트렌즈를 착용한 생쥐가 적외선 파장을 볼 수 있음을 시사하는 행동을 보였다는 것을 발견했습니다. 예를 들어, 생쥐에게 어두운 상자와 적외선 조명 상자 중 하나를 선택하게 했을 때, 콘택트렌즈를 착용한 생쥐는 어두운 상자를 선택했지만, 비콘택트렌즈를 착용한 생쥐는 아무런 선호도 보이지 않았습니다.

또한 생쥐는 적외선 시각에 대한 생리적 신호를 보였습니다. 콘택트렌즈를 착용한 생쥐의 동공은 적외선이 비추자 수축되었고, 뇌 영상 촬영 결과 적외선이 생쥐의 시각 처리 중추를 활성화시키는 것으로 나타났습니다.

인간의 경우, 적외선 콘택트렌즈를 착용한 참가자들은 모스 부호와 같은 깜박이는 신호를 정확하게 감지하고 들어오는 적외선의 방향을 인지할 수 있었습니다. "완전히 명확합니다. 콘택트렌즈를 착용하지 않으면 아무것도 볼 수 없지만, 착용하면 적외선의 깜빡임을 선명하게 볼 수 있습니다."라고 Xue는 말했습니다.

"또한 참가자가 눈을 감으면 이 깜빡임 정보를 더 잘 받아들일 수 있다는 것을 발견했습니다. 근적외선이 가시광선보다 눈꺼풀을 더 효과적으로 투과하기 때문에 가시광선의 간섭이 적기 때문입니다."

콘택트렌즈에 적용된 추가적인 조정을 통해 나노입자가 다양한 적외선 파장을 색상으로 구분하도록 설계되어 사용자가 다양한 적외선 스펙트럼을 구분할 수 있습니다. 예를 들어, 980nm의 적외선 파장은 청색광으로, 808nm의 파장은 녹색광으로, 1,532nm의 파장은 적색광으로 변환되었습니다.

이러한 색상 구분 나노입자는 착용자가 적외선 스펙트럼 내에서 더 자세한 정보를 인식할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 색맹인 사람들이 일반적으로 감지할 수 없는 파장을 볼 수 있도록 도울 수 있습니다.

"이 기술은 빨간색 가시광선을 녹색 가시광선과 비슷한 것으로 변환함으로써 색맹인 사람들에게 보이지 않는 것을 보이게 할 수 있습니다."라고 Xue는 말합니다.

콘택트 렌즈는 망막과 너무 가까워서 변환된 빛 입자가 산란되므로 세부적인 부분을 포착하는 능력이 제한적이므로 연구팀은 동일한 나노입자 기술을 사용하여 착용형 유리 시스템을 개발하여 참가자가 더 높은 해상도의 적외선 정보를 인식할 수 있도록 했습니다.

현재 콘택트 렌즈는 LED 광원에서 투사되는 적외선만 감지할 수 있지만, 연구진은 나노입자의 감도를 높여 더 낮은 수준의 적외선도 감지할 수 있도록 노력하고 있습니다.

쉐 씨는 "앞으로 재료 과학자와 광학 전문가와 협력하여 더욱 정밀한 공간 분해능과 높은 감도를 갖춘 콘택트 렌즈를 개발하고자 합니다."라고 말했습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/05/250522124556.htm