Innovation: Forscher entwickeln Kontaktlinsen mit Nachtsichtfunktion

Innovation: Forscher entwickeln Kontaktlinsen mit Nachtsichtfunktion

von Tobias Finger

US-Forscher haben Nachtsichtgerät und Kontaktlinsen kombiniert. Möglich macht es das "Wundermaterial" Graphen.

Nachtsichtgeräte gibt es schon seit den 1940er Jahren. Damals wurden sie im zweiten Weltkrieg eingesetzt, waren enorm groß und nicht sonderlich stabil. Das sind auch die Probleme, mit denen die Technik nach wie vor zu kämpfen hat: Größe und Sensibilität der Geräte limitieren ihre Einsatzgebiete.

Mitarbeiter der University of Michigan jedoch sind drauf und dran, Nachtsicht für jedermann bereitzustellen: Sie haben die Technik so weit vorangebracht und verkleinert, dass sie in Kontaktlinsen passt.

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Helfen soll dabei das Wundermaterial Graphen, das Forscher auch in Solarzellen und Computeranwendungen nutzen wollen.

Aus Graphen, bei dem es sich um eine zweidimensionale Form des Kohlenstoffs in Wabenstruktur handelt, haben die Forscher Linsen entwickelt, die sowohl das komplette Infrarotspektrum, als auch sichtbares und ultraviolettes Licht einfangen. „Wir können das gesamte Design so dünn machen, dass es in Kontaktlinsen oder auch in Mobiltelefonen integriert werden kann“, sagt Zhaohui Zhong, Assistenzprofessor für Elektro- und Computeringenieurwesen an der Michigan Universität.

Die Anwendungsmöglichkeiten der Technik wären groß: Wer nachts alleine nach Hause laufen muss, holt seine Nachtsicht-Linsen aus der Hosentasche und macht den Heimweg wesentlich sicherer. Und wer zu später Stunde noch einen Spaziergang oder eine Jogging-Tour durch den Wald plant, dem bleiben überraschende Begegnungen im Dunkeln auch erspart.

Wie passt die Technik in die Linse?Den meisten Platz in den bisherigen Nachtsichtgeräten benötigt die Kühltechnik, die die Hitzestrahlung des Trägers abschirmen soll. Ohne sie wären die Geräte nutzlos, da sie mit dem Infrarotspektrum des Lichts arbeiten. Also dem Teil, der als Hitze von Objekten abgestrahlt wird - anders als sichtbares Licht, dass von ihnen lediglich reflektiert wird. Das Graphen in den Linsen erfüllt dieselbe Aufgabe durch mehrere Schichten des Materials, das nicht dicker ist als ein Atom.

Wie soll das funktionieren, mag man sich zurecht fragen, gerade weil es auch schon andere Versuche gab, Graphen zu diesem Zweck zu nutzen? Diese scheiterten allerdings daran, dass das Material gegenüber Teilen des Lichtspektrums einfach zu unempfindlich ist. Den Durchbruch in ihrer Forschung erzielte das Team aus Michigan durch das Übereinanderlegen mehrerer Graphenschichten, die jeweils voneinander isoliert sind und durch deren unteren Teil Strom fließt.

Wenn das Infrarotlicht auf die oberste Graphenschicht trifft, schlägt es wie gewohnt Elektronen aus ihrer Verankerung, das Signal, das vom menschlichen Auge „gesehen“ wird. Dieses Signal wird durch den fließenden Strom verstärkt und schon kann der Kontaktlinsenträger auch nachts sehen. Die Frage ist allerdings, wo der Strom dafür herkommen soll.

Zhong ist sich sicher, dass „seine Arbeit einen neuen Weg zur Lichterkennung beschritten hat. Wir stellen uns vor, dass derselbe Mechanismus auch in anderen Materialien und Geräten zum Einsatz kommt.“

Vielfältige EinsatzgebieteUnd das ist bei Weitem nicht utopisch. Kontaktlinsen sind eines der Lieblingsgebiete von Forschern, die die menschlichen Fähigkeiten erweitern wollen, gerade weil sie so unauffällig sind. Bei Google arbeitet man an einem Prototypen, der das Blutzuckerniveau überwachen soll. Auch mit optischem Zoom in den kleinen Hilfsmitteln wird schon experimentiert.

Die Graphenlinsen der University of Michigan könnten neben Nachtsicht auch noch für andere Zwecke genutzt werden, schlägt Zhong vor. Ärzte könnten den Blutfluss ihrer Patienten analysieren, ohne diese zu umständlichen und langwierigen Scans schicken zu müssen. Auch Archäologen und Historiker könnten profitieren, beispielsweise, wenn es darum geht, historische Kunstwerke unter anderen Schichten von Farbe oder ähnlichem zu untersuchen.

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