Informatique
Super-vision obtenue grâce aux lentilles de contact infrarouges
Nous ne bénéficierons peut-être pas bientôt d’une vision aux rayons X comme Superman, mais il est temps d’obtenir une super-vision.
Pour rendre cette super-vision ou vision proche infrarouge (NIR) possible, des scientifiques des matériaux et des neuroscientifiques ont développé des lentilles de contact1 qui permettent la vision infrarouge chez la souris ainsi que chez l’homme. Cela a été réalisé en convertissant la lumière infrarouge (IR) en lumière que nous pouvons voir.
La lumière infrarouge (IR) est un type de rayonnement électromagnétique qui possède des longueurs d’onde plus longues que la lumière visible mais plus courtes que celles des micro-ondes.
Le spectre de la lumière visible s’étend d’environ 400 à 700 nanomètres (nm), et dans cette gamme, les différentes couleurs ont des longueurs d’onde différentes, le rouge ayant la plus longue et le violet la plus courte.
Au‑delà du spectre visible, les longueurs d’onde infrarouges (IR) se situent entre 750 nm et 2,5 μm (micromètres). La longueur d’onde de la lumière proche infrarouge (NIR) se situe dans la plage de 800 à 1600 nm.
Ensuite, il y a les ultraviolets (UV), qui ont des longueurs d’onde plus courtes que la lumière visible, allant de 10 nm à 400 nm. La gamme de longueurs d’onde des rayons X est d’environ 0,01 à 10 nanomètres.
Ainsi, les lentilles de contact créées par les scientifiques permettent à leurs porteurs de voir de nombreuses longueurs d’onde infrarouges que nos yeux nus ne peuvent pas percevoir. De plus, elles n’ont pas besoin d’une source d’alimentation, contrairement aux lunettes de vision nocturne infrarouge.
Étant donné que ces lentilles sont transparentes, l’utilisateur peut réellement voir la lumière visible ainsi que la lumière infrarouge en même temps. La vision infrarouge est même renforcée lorsque les utilisateurs ferment les yeux. Selon l’auteur principal Tian Xue, neuroscientifique à l’Université des Sciences et Technologies de Chine :
« Nos recherches ouvrent la voie à des dispositifs portables non invasifs permettant aux gens d’obtenir une super‑vision. »
La nouvelle technologie créée ici est la lentille de contact à conversion ascendante proche infrarouge (NIR) portable (UCL) avec biocompatibilité, flexibilité, hydrophilie et propriétés optiques.
En évoquant les nombreuses applications potentielles immédiates du matériau, Xue a souligné l’utilisation de la lumière infrarouge clignotante pour transmettre des informations dans des contextes de cryptage, de secours, de sécurité ou d’anti-contrefaçon.
L’étude, selon les scientifiques, ouvre également la voie à l’utilisation de matériaux polymères pour la vision proche infrarouge non invasive afin d’aider les humains à percevoir et à transmettre les dimensions spatiales, temporelles et colorées de la lumière NIR.
Comment les lentilles de contact proche infrarouge améliorent la vision humaine
Pour que les humains comprennent le monde qui les entoure, ils s’appuient sur leurs sens, y compris la vision. Mais pour exploiter ce sens, nous avons besoin de lumière.
Il est intéressant de noter qu’une petite fraction seulement de la lumière est perceptible. Plus de la moitié de l’énergie du rayonnement solaire existe en fait sous forme de lumière infrarouge et reste imperceptible pour les mammifères, dont les humains, les rongeurs, les chauves-souris, les chats, les lions, les chevaux, les orques, les loutres, les ours et les baleines bleues, entre autres.
Notre limitation de perception dans le spectre lumineux provient des propriétés thermodynamiques physiques des opsines détectrices de photons. En conséquence, nous subissons une perte substantielle d’informations sensorielles qui pourraient potentiellement être disponibles.
Des outils tels que les lunettes de vision nocturne (NV) ou les convertisseurs infrarouge‑visible nous ont permis de voir au‑delà de ce que nos yeux peuvent percevoir. Cependant, ces dispositifs nécessitent une source d’énergie pour fonctionner. Par exemple, les lunettes NV utilisent une alimentation par batterie, spécifiquement des batteries lithium, pour prolonger leur durée de vie.
De plus, ces outils ne peuvent pas différencier les informations infrarouges à travers plusieurs spectres. Dans le cas des convertisseurs infrarouge‑visible, chacun nécessite une structure multicouche, ce qui les rend opaques et difficiles à intégrer à l’œil humain.
L’équipe de scientifiques a déjà réussi à obtenir une vision proche infrarouge chez la souris. Ils l’ont fait en injectant des nanoparticules dans leur rétine. Mais bien sûr, l’invasivité chirurgicale liée à l’injection oculaire de nanoparticules n’est pas susceptible d’être acceptée par les humains.
Ainsi, l’équipe a souhaité concevoir une option moins invasive pour fournir les capacités de vision NIR à l’œil nu, ce qui les a conduits aux lentilles de contact.
Pour créer les lentilles, l’équipe a combiné les nanoparticules de conversion ascendante (UCNP) avec des polymères flexibles non toxiques et utilisés dans les lentilles de contact souples standard.
L’équipe, bien sûr, doit développer des nanocomposites polymères adaptés aux yeux humains, possédant la transparence optique appropriée, des propriétés mécaniques, la biocompatibilité et l’hydrophilie, qui est l’affinité d’un matériau pour l’eau.
Alors que les matériaux polymères souples et transparents sont déjà largement utilisés dans ce domaine, l’intégration de nanoparticules dans les matériaux polymères modifie les propriétés optiques du polymère. Ainsi, l’équipe a modifié les nanoparticules et sélectionné les matériaux polymères en fonction de la correspondance de leurs indices de réfraction.
En conséquence, l’équipe a développé des lentilles de contact à lumière NIR avec plus de 90 % de transparence sur la plupart des longueurs d’onde à un ratio massique UCNP de 7 %.
En ce qui concerne la biocompatibilité des nanoparticules, l’équipe a constaté que le port de ces lentilles de contact pendant 3, 7 et 14 jours n’entraînait aucun changement de la morphologie rétinienne, de l’épaisseur cornéenne ou de la réponse inflammatoire rétinienne.
Cependant, une utilisation constante entraîne une légère augmentation de l’apoptose des cellules cornéennes après une à deux semaines de port des lentilles, phénomène également observé avec les lentilles de contact commerciales. Selon l’étude, cela était dû au frottement mécanique causé par le port des lentilles de contact, et les UCL n’ont pas aggravé cet effet.
Dans l’ensemble, la lentille de contact, selon l’étude, peut aider les humains à atteindre une super‑vision grâce à des nano‑biomatériaux portables, ouvrant la voie à de nombreuses applications de la vision couleur spatio‑temporelle NIR humaine.
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Essais humains : test de la vision infrarouge avec des lentilles de contact
L’équipe a ensuite commencé à tester la fonction de ces lentilles chez les humains et les souris et a constaté qu’elles pouvaient voir les longueurs d’onde infrarouges.
Lors des expériences sur les souris, les scientifiques leur ont offert le choix entre une boîte sombre et une boîte éclairée par de la lumière infrarouge. Alors que les souris ne portant pas de lentilles de contact n’avaient aucune préférence, celles portant les lentilles ont choisi la boîte sombre.
Les enregistrements d’électrorétinographie (ERG) in vivo ont montré que les UCL n’interféraient pas avec la vision normale grâce à leur haute transparence. L’ERG est un test diagnostique qui mesure l’activité électrique de la rétine en réponse à un stimulus lumineux.
Pour étudier l’effet au niveau comportemental, les lentilles ont été fixées aux yeux des souris en mouvement par une suture de la paupière, puis l’équipe a surveillé la taille de la pupille afin de détecter le réflexe pupillaire à la lumière.
L’équipe a constaté que les souris portant des lentilles de contact présentaient des pupilles constrictées en présence de lumière infrarouge. L’imagerie cérébrale a également montré que l’IR activait leurs centres de traitement visuel.
Dans l’expérience de conditionnement de la peur induite par la lumière, la lumière proche infrarouge a induit un comportement de gel chez les souris avec lentilles mais pas chez celles sans, indiquant que celles portant des lentilles peuvent acquérir la capacité de percevoir la lumière médiée par le NIR.
Après avoir obtenu une vision NIR non invasive chez la souris grâce aux lentilles de contact, l’équipe a commencé à la tester chez l’homme.
Pour cela, ils ont réalisé des tests de sensibilité pour la perception humaine de la lumière visible et NIR dans des conditions d’obscurité et de lumière ambiante. Aucune différence n’a été constatée dans la sensibilité de la perception humaine à la lumière visible avec ou sans lentilles, indiquant qu’elles n’avaient aucun impact sur la vision humaine normale.
Les participants portant les lentilles ont réellement pu identifier la lumière NIR dans la pièce sombre. La sensibilité à la lumière NIR est restée à peu près inchangée lorsqu’ils fermaient les yeux, mais pour la lumière visible, elle a diminué de plus de 200 fois, en raison de la capacité de la lumière NIR à pénétrer plus efficacement la paupière.
Selon Xue:
« C’est totalement clair : sans les lentilles de contact, le sujet ne voit rien, mais lorsqu’il les porte, il voit clairement le clignotement de la lumière infrarouge. Nous avons également constaté que lorsque le sujet ferme les yeux, il reçoit encore mieux ces informations clignotantes, car la lumière proche infrarouge pénètre la paupière plus efficacement que la lumière visible, ce qui réduit les interférences de la lumière visible. »
La mesure de la transmissivité des paupières de souris à des longueurs d’onde de 535 nm et 980 nm a révélé respectivement 0,388 % et 23,292 %, démontrant que la lumière proche infrarouge peut être « transmise furtivement même à travers des yeux fermés ».
Par ailleurs, dans des conditions de lumière ambiante, les participants humains pouvaient toujours percevoir la lumière NIR. Fait intéressant, dans ce contexte, la sensibilité des participants à la lumière NIR a augmenté de 3,7 fois lorsqu’ils fermaient les yeux, tandis que celle à la lumière visible a diminué de 4,5 fois. Cela pourrait être dû au fait que les yeux fermés réduisent l’apport de lumière visible ambiante tout en augmentant le rapport signal‑bruit de la détection de la lumière proche infrarouge.
Applications futures des lentilles de vision infrarouge
La recherche a constaté que les lentilles de contact permettent aux humains d’identifier correctement des signaux clignotants similaires au code Morse. Ils ont même pu reconnaître la direction de la lumière NIR entrante.
Les utilisateurs ont même pu différencier différents spectres de lumière infrarouge grâce à un ajustement des lentilles de contact. Cela incluait la conception de nanoparticules pour coder par couleur différentes longueurs d’onde infrarouges.
Pour distinguer plusieurs spectres de lumière NIR, l’équipe a remplacé les UCNP conventionnels par des UCNP trichromatiques orthogonaux (tUCL), capables de convertir la lumière proche infrarouge en lumière visible dans trois bandes spectrales différentes.
Les longueurs d’onde infrarouges de 808 nm ont été converties en lumière verte, 980 nm en lumière bleue et 1 532 nm en lumière rouge.
Ces tUCL ont permis à l’équipe d’obtenir la vision couleur proche infrarouge chez l’homme, démontrant le potentiel d’encodage d’informations plus abondantes, spécifiquement dans la plage 800‑1600 nm. Dans cette gamme, le NIR pénètre efficacement les tissus biologiques riches en eau, comme les paupières et les cornées, améliorant ainsi la vision NIR et l’imagerie biologique.
L’étude a noté que jusqu’à présent, aucune recherche n’avait réellement atteint la vision couleur NIR humaine, son application pratique étant limitée en raison des exigences de puissance élevée de la lumière NIR et des faibles concentrations de dopage de nanoparticules, que les scientifiques ont surmontées grâce à une optimisation efficace de l’indice de réfraction des nanoparticules et des hydrogels. Ainsi, la recherche a fait progresser le développement de particules trichromatiques orthogonales pour la sensation et la reconnaissance visuelle biologique.
Cela a permis aux utilisateurs de percevoir davantage de détails dans le spectre infrarouge. Notamment, ces nanoparticules à codage couleur pourraient être modifiées pour aider les personnes daltoniennes à voir des longueurs d’onde qu’elles ne pourraient pas percevoir autrement.
« En convertissant la lumière rouge visible en une lumière verte, cette technologie pourrait rendre l’invisible visible pour les personnes daltoniennes. »
– Xue
L’équipe a également construit un système en verre en utilisant la même technologie qui permet aux porteurs de percevoir des informations infrarouges plus détaillées. Cela surmonte la capacité limitée des lentilles de contact à capturer les détails fins, due à leur proximité avec la rétine, ce qui provoque la diffusion des particules de lumière convertie.
Selon les scientifiques, leur technologie a diverses applications potentielles, notamment une vision améliorée dans des conditions poussiéreuses, brumeuses et autres à faible visibilité, ainsi que son intégration dans des appareils intelligents pour une utilisation d’urgence.
Bien que puissante, l’étude présente plusieurs limites, dont l’utilisation d’intensités lumineuses relativement faibles. Les lentilles de contact souples, portables et non invasives ne peuvent détecter que le rayonnement IR projeté à partir d’une source lumineuse LED.
Cependant, les chercheurs travaillent à augmenter la sensibilité des nanoparticules afin qu’elles puissent détecter des niveaux encore plus faibles de lumière infrarouge. De plus, cela ouvre la porte à un monde NIR riche en informations et coloré qui peut être perçu directement par les humains.
« À l’avenir, en collaborant avec les scientifiques des matériaux et les experts en optique, nous espérons créer une lentille de contact avec une résolution spatiale plus précise et une sensibilité accrue. »
– Xue
Investir dans l’innovation optique
Dans le monde des technologies de vision avancées, Corning Incorporated (GLW ) est reconnu comme un leader mondial du verre spécialisé et des matériaux optiques.
Innovateur en science des matériaux, Corning opère à travers plusieurs segments, dont :
- Technologies d’affichage, qui fabriquent des substrats en verre pour les écrans plats.
- Communications optiques, qui se concentrent sur les composants réseau pour l’industrie des télécommunications.
- Matériaux spécialisés, qui produisent des produits pour la formulation de cristaux de fluorure, de verre et de céramiques vitrées.
- Technologies environnementales, qui sont impliquées dans la fabrication de filtres et de substrats céramiques pour les systèmes de contrôle des émissions dans les applications mobiles
- Sciences de la vie, qui fournit des produits de laboratoire
Corning Incorporated (GLW )
Avec une capitalisation boursière de 42,4 milliards de dollars, les actions de Corning Inc. affichent actuellement une hausse de 4,15 % depuis le début de l’année, se négociant à 49,57 $. Au niveau de prix actuel, GLW a progressé de près de 30 % depuis son plus bas d’avril et se situe à environ 9 % de son pic, atteint fin janvier de cette année.
Avec cela, son BPA (TTM) est de 0,52, le ratio P/E (TTM) est de 95,12 et le ROE (TTM) est de 4,14 %. Un rendement du dividende de 2,26 % est également offert aux actionnaires de GLW.
(GLW )
En ce qui concerne les finances de Corning, elle a annoncé des résultats « solides » pour le T1 2025. Au cours de cette période, les ventes de base de l’entreprise ont augmenté de 13 % d’une année sur l’autre pour atteindre 3,68 milliards de dollars, tandis que le BPA de base a bondi de 42 % d’une année sur l’autre à 0,54 $ et la marge brute était de 37,9 %, reflétant une amélioration de 110 points de base d’une année sur l’autre. Cette forte croissance intervient malgré les tarifs qui ont provoqué une perturbation du marché.Cette forte croissance intervient malgré les tarifs qui ont provoqué une perturbation du marché.
« Nous sommes bien positionnés pour maintenir notre dynamique malgré un environnement externe dynamique, car notre croissance repose sur de puissantes tendances séculaires qui sont en cours aujourd’hui. »
– CEO Wendell P. Weeks
Les ventes d’entreprise de Corning ont augmenté de 106 %, tirées par une demande continue forte pour de nouveaux produits destinés à l’IA de génération. En commentant cela, Weeks a noté :
« Nous constatons une réponse client remarquable à la fois pour nos innovations destinées aux centres de données IA de génération et pour nos produits solaires fabriqués aux États-Unis, et nous accélérons nos rampes de production pour les deux. »
Ainsi, pour le T2, l’entreprise prévoit une croissance « continuellement forte », avec des ventes de base attendues autour de 3,85 milliards de dollars. Corning prévoit en fait que son BPA de base augmentera à nouveau « beaucoup plus rapidement que les ventes » pour atteindre entre 0,55 $ et 0,59 $.
Plus tôt cette année, l’entreprise a mis à jour sa stratégie de croissance appelée le plan Springboard, dans le cadre duquel elle vise à ajouter plus de 4 milliards de dollars de ventes annualisées et à atteindre une marge opérationnelle de 20 % d’ici la fin de l’année prochaine.
« Nous réalisons de grands progrès sur le plan Springboard dans toute l’entreprise. Nos stratégies fonctionnent, et nos clients adorent nos innovations. »
– Weeks
Plus tôt ce mois-ci, le leader mondial de la science du verre et de la physique optique a collaboré avec la société de semi-conducteurs de premier plan Broadcom Incorporated (AVGO ) sur une infrastructure CPO (optique co-emballée) afin d’augmenter la capacité de traitement des centres de données et de porter l’IA au niveau supérieur.
« À mesure que les centres de données activés par l’IA continuent de se développer, Corning collabore avec Broadcom pour garantir que les besoins de connectivité CPO soient satisfaits avec un haut niveau de performance et de fiabilité. »
– Benoit Fleury, Directeur, Développement commercial CPO, Corning Optical Communications.
Dans le cadre de cette collaboration, Corning fournira des composants optiques pour le commutateur Ethernet 51,2 TBps basé sur le CPO de Broadcom afin d’offrir une meilleure densité d’interconnexion optique et de réduire les coûts énergétiques.
Ce système CPO Bailly de Broadcom intègre huit moteurs optiques basés sur la photonique siliconique, de 6,4 TBps, co-emballés avec la puce de commutateur Ethernet StrataXGS® Tomahawk®5 de la société. « La croissance explosive des charges de travail IA entraîne des exigences sans précédent en matière de bande passante d’interconnexion, » a déclaré Sheng Zhang, CTO de la division Optical Systems chez Broadcom, qui a ajouté que ce partenariat pluriannuel avec Corning a « donné lieu à des performances révolutionnaires à grande échelle. »
Dernières nouvelles et développements des actions Corning Inc. (GLW)
Réflexions finales : rendre l’invisible visible
Les avancées technologiques repoussent constamment les limites du possible, notamment en ce qui concerne les capacités humaines. Les lentilles de contact sont une de ces avancées, créées il y a plus d’un siècle pour offrir une vision du monde plus naturelle et dégagée. Aujourd’hui, les scientifiques rendent ces alternatives populaires aux lunettes encore plus puissantes en y intégrant la vision infrarouge.
Ces nouvelles lentilles de contact utilisent des nanoparticules qui absorbent l’IR puis la convertissent en longueurs d’onde visibles pour les yeux des mammifères. Les nanoparticules étaient particulièrement capables de détecter la lumière proche infrarouge, qui se situe juste au-delà de ce que les humains peuvent voir.
Le développement de lentilles de contact portables et non invasives offrant une vision infrarouge promet de porter la vision humaine à une nouvelle dimension. De la communication sécurisée à la navigation nocturne, en passant par l’imagerie biologique et l’aide aux daltoniens, cette technologie vise à transformer complètement notre perception et notre interaction avec l’environnement, et surtout, à rendre l’invisible visible.
Études référencées :
1. Ma, Y., Chen, Y., Wang, S., Chen, Z.-H., Zhang, Y., Huang, L., Zhang, X., Yin, F., Wang, Y., Yang, M., Li, Z., Huang, K., Fang, X., Li, Z., Wang, M., Liu, W., Li, J.-N., Li, L., Zhao, H., Wei, M., Shi, Y., Liu, R., Zhang, M., Chen, J., Shen, J., Meng, J., Yang, Y., Zhang, F., Gong, X., Han, G., & Xue, T. (2025). Vision couleur spatio‑temporelle proche infrarouge chez l’homme rendue possible par des lentilles de contact à conversion ascendante. Cell. https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.04.019
