눈 감아도 보인다…야간투시경 역할 콘택트렌즈 나왔다
눈을 감아도 적외선을 이용해 사물을 식별할 수 있는 콘택트렌즈가 나왔다.
중국과학기술대(USTC) 연구팀은 세계 최초로 사람이 맨눈으로 적외선을 볼 수 있도록 해주는 콘택트렌즈를 개발한 연구결과를 22일(현지시간) 국제학술지 '셀'에 발표했다.
연구팀은 나노 입자를 이용해 800~1600나노미터(nm, 10억분의 1미터) 파장의 근적외선을 사람이 볼 수 있는 400~700nm의 가시광선 파장으로 변환해주는 콘택트렌즈를 개발했다.
연구팀이 이용한 나노입자는 이터븀(Yb)과 에르븀(Er) 같은 희토류 금속으로 만든 업컨버전 나노입자(upconversion nanoparticles)다. 업컨버전 나노입자는 적외선 같은 낮은 에너지의 빛을 흡수해서 가시광선처럼 더 높은 에너지의 빛을 방출하는 특수한 나노입자다. 연구팀은 나노입자를 고분자 수지에 혼합한 뒤 연성 렌즈 형태로 가공해 착용 가능한 형태로 완성했다.
개발된 콘택트렌즈는 야간투시경 같은 역할을 한다. 어둠 속에서 적외선을 가시광선으로 바꿔 시야를 확보하게 해주는 기기다. 야간투시경은 부피가 크고 작동하려면 전원이 필요한 데다가 초록색의 화면만 제공하는 한계가 있다. 반면 콘택트렌즈는 이런 한계가 없다. 풍부하고 다채로운 색으로 적외선 이미지를 제공할 수 있다.
연구팀이 생쥐와 사람을 대상으로 콘택트렌즈의 효과를 입증했다. 생쥐 실험에서 렌즈를 착용한 쥐들은 적외선이 나오는 상자보다 어두운 상자를 선택했지만 렌즈를 착용하지 않은 생쥐는 두 상자 모두 선호하지 않았다. 적외선이 감지되는 상자보다 어두운 상자가 안전하다고 생각한 것이다.
실험에서 렌즈를 착용한 사람은 발광다이오드(LED)에서 나오는 적외선이 보내는 모스 부호 신호를 정확하게 파악할 수 있었다. 신호가 어디서 오는지도 알 수 있었다. 참가자가 눈을 감았을 때도 콘택트렌즈의 기능이 유지됐다. 근적외선은 눈꺼풀을 쉽게 투과하는 반면 가시광선은 투과율이 더 낮기 때문이다.
샤오민 리 중국 푸단대 교수는 네이처에 연구결과를 두고 "SF 영화에서 튀어나온 것처럼 멋진 기술이다"며 "우리가 주변 세계를 이해하는 방식을 바꿀 수 있다"고 평가했다.
그러나 콘택트렌즈에는 한계가 있다. 가장 큰 문제는 콘택트렌즈가 생성하는 이미지의 흐릿함이다. 나노입자가 빛을 산란시키기 때문에 콘택트렌즈가 생성하는 이미지가 흐릿하다. 또 야간 투시경과 다르게 콘택트렌즈는 사람이 LED에서 나오는 강렬한 적외선 신호만 볼 수 있게 한다.
연구에 참여한 마 위첸(Yuqian Ma) USTC 연구원은 "맨눈으로는 보이지 않는 위조방지마크를 판별하는 데 활용할 수 있다"고 말했다. 리 교수는 "근적외선 형광 수술 중 의사가 착용한 콘택트렌즈로 적외선을 이용해 육안으로 암 병변을 식별하는 데 사용될 수 있다"며 "대형 의료 장비 없이도 수술 정확도를 높일 수 있을 것"이라고 기대했다.
<참고자료>
-https://doi.org/10.1038/d41586-025-01630-x
[이채린 기자 rini113@donga.com]
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