나노 크기의 금 타원을 기반으로 메타표면을 사용한다.
빛의 입사에 영향을 미치며, 색상 인식을 크게 개선 할 수 있다.

빨간색인지 녹색인지

이를 구별하는 데 문제가 있는 경우 특수 콘택트렌즈가 나중에 도움이 될 수 있다.
연구자들이 적록 색약을 가진 사람들을 위해 이러한 시각 보조 도구를 개발했다.
렌즈의 비밀은 나노 구조의 메타표면으로, 빛의 입사에 영향을 미치며, 이러한 방식으로 맨 눈을 능가한다. 시뮬레이션에서 알 수 있듯이 색상 인식을 크게 개선 할 수 있다.

▲ 사진:https://commons.wikimedia.org/wiki/

적록 시력을 가진 사람들은 빨강과 녹색을 구별하는 데 어려움이 있다.
시각 색소(visual pigment)의 유전적 결함 때문이다. 소위 Deuteranomaly 또는 녹색약(제2색약)의 경우, 녹색을 감지하는 감광체는 예를 들어 붉은빛 자극에 점점 더 반응한다. 그들의 감도 범위는 적색을 담당하는 *추상체의 감도 범위에 매우 가깝다.
(* 망막시세포에는 추상체(錐狀體)와 간상체(杆狀體)의 2종류가 있고, 중심와(中心窩)에는
추상체만이 있으며, 여기서 주변에 이르면 추상체는 수가 급격히 줄어들고 시야 10°에
상당하는 부분에서부터 밀도는 거의 일정하게 된다.) [네이버 지식백과]

특히 남성에서 발생하는 이 시력장애는 불균형적으로 인식되는 색상을 줄이고 대비를 더 선명하게 만들어서 교정 할 수 있다. 이를 위해 특수 필터 재질의 안경이 이미 있다. 그러나 이 개념은 콘택트렌즈에는 아직 적용되지 않았다.

▲ 소프트 콘택트렌즈 사진; 위키미디어

가벼운 메타 표면 조작

텔 아비브 대학교(Tel Aviv University)의 샤론 카레포프(Sharon Karepov)와 탈 엘렝보겐(Tal Ellenbogen)이 이를 변경했다. 작고 편안한 시각 보조를 가능하도록 과학자들은 특수 광학 특성을 가진 인공적으로 제작된 초박막 필름 메타 표면에 전념했다.

Karepov는 “구체적으로 말하면 우리는 나노 크기의 금 타원을 기반으로 한 메타표면을 사용한다.”고 설명했다. 이러한 나노 물질은 특정 방식으로 그들을 통과하는 빛에 영향을 주도록 구성될 수 있다. 그러나 문제는 이러한 재료가 일반적으로 평평하여 콘택트렌즈에 적합하지 않다는 것이다.

▲ Image by Pexels from Pixabay

평평한 것을 곡면으로

Karepov는 메타물질을 눈의 구부러진 표면에 맞추기 위해 풍부한 아이디어가 필요하다고 말했다. "이 새로운 제조 공정은 다른 비 평평한 기판에 메타물질을 내장할 가능성을 열어준다."

그러나 재료는 곡선 형태로도 그 특성을 유지할까?
초기 측정 결과 메타표면이 이전과 마찬가지로 입사광을 조절했음을 확인했다.

상당한 개선

다음 단계에서 연구원들은 이 광학 보정을 통해 광학적 이상‘녹색약’을 어떻게 개선 할 수 있는지 테스트했다. 이를 위해 컴퓨터 모델을 기반으로 한 시뮬레이션을 사용했다.
정상적인 색각, 녹색 약점 및 수정된 녹색 약점의 비교는 나노구조화된 콘택트렌즈 덕분에 색 인식이 크게 변했음을 보여 주었다.

▲ 오리지널 장면 비교, 녹색약에 대한 인식 및 콘택트 렌즈로 보정된 시야 (왼쪽에서 오른쪽으로) © Sharon Karepov

"나노 구조화된 콘택트 렌즈는 잘못 인식된 컬러를 원래의 컬러효과에 더 가깝게 이동 시켰다"고 연구원들은 보고했다. 구체적으로, 10배까지 개선됐다. 시력이상으로 인해 손실된 시각적 대비도 거의 완벽하게 복원될 수 있다.

다음 단계 : 임상 연구

콘택트렌즈가 적록 약점을 가진 사람들을 돕기 전에 임상 연구가 필요하다.
그러나 이 원리가 성공적이라면 녹색약뿐만 아니라 소위 굴절 오류와 같은 다른 시각적 장애도 이런 방식으로 교정될 수 있다고 연구원들은 밝혔다.

(Optical Letters, 2020; doi : 10.1364 / OL.384970)
참고 : The Optical society

[더사이언스플러스=문광주]

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