Infrarood lenzen komen binnenkort naar een oog bij jou in de buurt

Het is altijd goed om jezelf te herinneren aan het feit dat wij als mensen maar een klein beetje licht waarnemen. Ons aandeel van het elektromagnetische spectrum, het deel dat bekend staat als zichtbaar licht – ingeklemd door een veel grotere reeks aan golflengtes als UV en infrarood – is niet meer dan ongeveer één miljoenste van de hele reeks aan mogelijke golflengten waarin fotonen kunnen bestaan. Het is grappig om dat te beseffen: we zien alleen wat voor ons nuttig om te zien, of wat in ieder geval logisch is binnen onze biologische limieten. Maar wat als we, als toekomstige post-biologische soort, alles zouden willen zien, van de radiogolven tot de warmtebeelden die zich in het infrarood spectrum ophouden? Nou, volgens onderzoek dat vandaag gepubliceerd is (maar nog niet online staat) in Nature Nanotechnology, kunnen we dat vermogen binnenkort in de vorm van contactlens krijgen. En alles wat ervoor nodig is een klein beetje van het superdunne wondermateriaal grafeen en wat slimmigheid.

Wanneer we infrarood licht detecteren met een materiaal zoeken we naar elektronen die vanuit dat materiaal bevrijd worden door de energie die door de fotonen van de zon (of een andere bron) wordt geleverd. Die beweging van deeltjes stelt ons in staat om infrarood omgevingen na te bootsen, waardoor we bijvoorbeeld kunnen weten waar dieren zich ’s nachts ophouden of dokters kunnen zien hoe bloed stroomt. Huidige infrarood detectoren zijn niet klein genoeg om als wearables ingezet te kunnen worden, maar het nieuwe paper beargumenteert dat het wondermateriaal grafeen, dat in essentie een soort één atoom-dik kippengaas is, het antwoord kan vormen omdat het dun genoeg is om in een contactlens verwerkt te worden.

Het probleem met grafeen, dat lang bestudeerd is voor de fotonische potentie van het materiaal, is echter dat het slechts 2.3 procent van alle lichtenergie opvangt waarmee het gebombardeerd wordt. Dat maakt het materiaal inefficiënt als licht detector. Wat het nieuwe onderzoek echter aantoont is dat het mogelijk is om grafeen in te klemmen met zeer dunne vellen van een ander materiaal dat een elektronische golf draagt. Hoewel het inkomende licht misschien niet genoeg elektronen losmaakt binnen het grafeen-vel, zou deze toevoeging van het tweede materiaal het mogelijk kunnen maken om de elektronen die door het grafeen gemist worden alsnog te detecteren als een verandering in het elektronische veld. En het resultaat is nog steeds dun en klein genoeg om op de nagel van je pink te passen.

“Ons werk leidt een nieuwe weg in om licht te detecteren,” zegt Zhaohui Zong, een assistent professor electronic engineering en computer science aan de University of Michigan. “We denken dat mensen ditzelfde mechanisme kunnen toepassen in andere materialen en apparaten.”

Hoewel militaire en wetenschappelijke toepassingen voor de hand liggen, zal het voor de rest van ons de vraag zijn of we een compleet nieuwe laag van visuele stimulus boven op ons normale, complexe zichtbare licht willen. “Als we dit integreren met een contactlens of andere draagbare electronics, zal dat ons zicht uitbreiden,” zegt Zhong. “Het biedt ons een nieuwe manier om interactie met onze omgeving te hebben.” Het roept de vraag op: kunnen we zo’n geheel nieuwe manier van zien en interactie hebben met onze omgeving wel aan? En willen we dat überhaupt wel? Of kunnen we de infrarood wereld beter aan de slangen en trippy fotografen van deze wereld over laten?