توضیح: این انتزاع گرافیکی نشان می دهد که چگونه ذرات قابل تزریق چسبان گیرنده نور با توانایی تبدیل فوتون ها به فرم های با انرژی بالا به موش اجازه می دهند تا دید مادون قرمز را بدون ایجاد اشکال برای دید طبیعی خود و مرتبط با آن ایجاد کند.
موش هایی که با استفاده از فناوری نانو پیشرفت کرده اند قادر به دیدن نور مادون قرمز و همچنین نور مرئی هستند. این مطالعه در 28 فوریه در مجله Cell منتشر شده است. تزریق یکنواخت نانو ذرات در چشمهای موش به مدت 10 هفته با دید مادون قرمزِ همراه با حداقل عوارض جانبی، باعث می شود آنها حتی در طول روز نیز نور مادون قرمز را با ویژگی های کافی برای تمایز بین اشکال مختلف ببینند. این یافته ها می تواند منجر به پیشرفت در فناوری های بینایی مادون قرمز انسان، از جمله برنامه های بالقوه در رمزنگاری غیر نظامی، امنیت و عملیات نظامی شود.
انسانها و دیگر پستانداران محدود به مشاهده طیف وسیعی از طول موجهای نور به نام نور مرئی هستد که شامل طول موجهای نور رنگین کمان است. اما تابش مادون قرمز نیز که طول موجی طولانی دارد، در اطراف ما است. مردم، حیوانات و اشیاء به هنگام گرمای خاموش، نور مادون قرمز منتشر می کنند، و اجسام نیز می توانند از خود نور مادون قرمز را نشان دهند. و اصولاً هر جا حرکت مولکولی وجود دارد انتشار طول موج مادون قرمز نیز وجود دارد. نور مرئی که می‌تواند با دید طبیعی انسان درک شود، فقط بخش کوچکی از کل طیف الکترومغناطیسی را اشغال می کند
Tian Xue از دانشگاه علم و صنعت چین می گوید.: "نور مرئی که می تواند با دید طبیعی انسان درک شود، فقط بخش کوچکی از کل طیف الکترومغناطیسی را اشغال می کند." "امواج الکترومغناطیسی طولانی تر یا کوتاه تر از نور مرئی، اطلاعات زیادی را حمل می کنند."
یک گروه چند رشته ای از دانشمندان به رهبری Xue و جین Bao در دانشگاه علوم و فن آوری چین و همچنین گانگ هان در دانشکده پزشکی ماساچوست، مشغول توسعه فناوری نانو برای کار با ساختارهای موجود در چشم هستند.
هان می گوید: "هنگامی که نور به چشم وارد می شود و به شبکیه برخورد می‌کند، میله ها و مخروط ها یا سلول های دریافت کننده نور فوتون های دارای طول موج نور قابل مشاهده را جذب می‌کنند و سیگنال های الکتریکی مربوطه را به مغز می فرستند. از آنجا که طول موج های مادون قرمز بیش از آن طولانی است که توسط گیرنده های فتوولتائیک جذب شود، ما قادر به درک آنها نیستیم."
در این مطالعه، دانشمندان نانو ذراتی را ساخته اند که می توانند به سلول های جذب کننده نور کاملاً نزدیک شوند و به عنوان مبدل های نور مادون قرمز کوچک عمل کنند. وقتی که نور مادون قرمز به شبکیه برسد، نانو ذرات طول موج مادون قرمز را جذب می کنند و طول موج های کوتاه تر را در محدوده نور مرئی منتشر می کنند. سپس میله و یا مخروط نزدیک طول موج کوتاه تر را جذب می کند و یک سیگنال نرمال را به مغز می فرستد، به طوری که گویی نور مرئی به شبکیه می رسد.
Bao می گوید: "در آزمایش ما، نانو ذرات، نور مادون قرمز را در طول موج 980 نانومتر جذب کرده و آن را به نوری که در 535 نانومتر قله دار شده است مبدل می کنند که این باعث می شود نور مادون قرمز آن به رنگ سبز ظاهر شود."
محققان نانو ذرات را در موش آزمایش کرده اند، که نمی تواند در حالت طبیعی مادون قرمز را ببیند همان طور که انسان نمی تواند. موش هایی که تزریق روی آنها صورت گرفت، علائم فیزیکی غیر ارادی‌ای را نشان دادند که نشان می‌داد آنها نور مادون قرمز را تشخیص می‌دهند، علائمی مثل تنگ شدن مردمک چشم، در حالی که موش هایی که فقط با محلول بافر تزریق می شدند، به نور مادون قرمز پاسخی نمی دادند.
محققان مجموعه ای از وظایفی پیچیده را برای نشان دادن اینکه موش ها می توانند در شرایط نور روز، مادون قرمز را به طور همزمان با نور مرئی ببینند، برای آزمایش اینکه آیا موش ها می توانند نور مادون قرمز را حس کنند، پیگیری کردند.
توضیح: این تصویر نانوذرات را در رنگ سبز، در حال اتصال به میله ها (بنفش) و مخروطها (قرمز) از شبکیه چشم نشان می‌دهد. اعتبار: Ma et al./ Current Biology
در مواردی نادر، عوارض جانبی ناشی از تزریق مانند قرنیه ابری رخ داده است، اما در کمتر از یک هفته ناپدید شده‌اند. این ممکن است فقط به علت فرآیند تزریق به وجود آمده باشد زیرا موشهایی که فقط تزریق محلول بافر را دریافت کرده بودند نیز میزان مشابهی از این عوارض جانبی را داشتند. سایر تستها پس از تزریق زیر شبکیه نشان داد که آسیب در ساختار شبکیه یافت نشده است.دانشمندان نانو ذراتی را ساخته اند که می توانند به سلول های جذب کننده نور کاملاً نزدیک شوند و به عنوان مبدل های نور مادون قرمز کوچک عمل کنند
"در مطالعه ما نشان داده شده است که هر دو میله ها و مخروط ها این نانوذرات را به یکدیگر متصل می کنند و توسط نور مادون قرمز نزدیک فعال می شوند. بنابراین ما اعتقاد داریم که این تکنولوژی همچنین در چشم انسان کار خواهد کرد، نه تنها برای تولید اَبَر تصویر، بلکه برای راه حل های درمانی در نقص دید انسان در رنگ قرمز".
استفاده از تکنولوژی مادون قرمز در حال حاضر بر شناساگرها و دوربین هایی متمرکز است که اغلب با نور محیطی روز در محدودیت قرار دارند و نیاز به منابع قدرت خارجی‌ای برای گسترش دید دارند. محققان معتقدند که استفاده از نانو ذرات زیستی یکپارچه برای کاربردهای مادون قرمز بالقوه در عملیات رمز گذاری، امنیت و عملیات غیر نظامی مطلوب تر است. هان می گوید: " ما فکر می کنیم که ممکن است در آینده جایی برای بهبود تکنولوژی با نسخه جدیدی از نانوذرات مبتنی بر اسیدهای ساخته شده از ترکیبات تایید شده FDA وجود داشته باشد، که به نظر می رسد حتی منجر به درخشانی بیشتر مادون قرمز نیز می شوند."
محققان همچنین فکر می کنند که می توان کار بیشتری را انجام داد تا طیف انتشار نانو ذرات را با توجه به چشمان انسان تنظیم نمود که از مخروط های بیشتری نسبت به میله ها برای دید مرکزی انسان در مقایسه با چشم های موش استفاده شود.
بر گرفته از سایت phys.org
مترجم: حمید وثیق زاده انصاری
