中国の北京理工大学の研究チームが、赤外線の波長と強さをそのまま色に変換する素子を開発した。明るさだけで違いを見分ける従来の暗視方式に比べ、約200倍細かい差を人が判別できる。成果は2026年7月29日、学術誌Science Advancesに掲載された。
従来の暗視装置が緑一色で表示するのは、赤外線の情報を明るさの違いだけに置き換えているためだ。人の目は明るさの差より色の差を細かく見分けられるが、その能力が使われていない。研究チームはそこに着目した。
素子は2つの部分を重ねた構造を採る。下側は直径3.94nmのテルル化水銀のコロイド量子ドットが赤外線を受け取る層で、上側は赤と青緑の2色を出す有機ELだ。量子ドットは粒が小さいためエネルギーの状態が飛び飛びになり、当たった赤外線の波長が短いほど多くの電子を生み出す。
色の切り替えは、有機EL側に意図的に作った段差が担う。赤く光る材料と青緑に光る材料の間に0.82eVの障壁を置いてあり、電子が少ないうちは赤い層に閉じ込められて赤く光る。赤外線が強くなるか波長が短くなって電子が増えると、赤い層が受け止めきれなくなった分が障壁を越えて青緑の層に届き、2色が混ざって明るくなる。赤外線の性質が、そのまま見える色と明るさに移る仕組みだ。
判別できる差は数値で示している。明るさだけで見分ける従来方式では、人が変化に気づくのに1平方センチメートルあたり23.71mWの差が要る。色と明るさの組み合わせで見分けると、同じ判別が0.11mWで済む。約200分の1にあたる。
試作したのは重さ23gの眼鏡型で、素子の面積は3.57平方センチメートルになる。半分透けているため、目の前の景色と赤外線の情報を重ねて見られる。可視光を遮る膜を足せば赤外線だけの表示にも切り替えられる。波長1550nmの赤外線を当てると、強さに応じて深い赤から赤、橙、黄へと色が移った。可視光を通さないシリコンの板を挟んでも、その向こうにある文字を読み取れる。1秒あたり1cmで動く物体や回転する物体も追える。
研究チームは医療への応用も試した。素子を光に反応するタンパク質と組み合わせると、赤外線を当てたときに神経細胞が反応する。マウスでは脳波が、人では網膜の電位が現れた。素子なしで赤外線だけを当てた場合は、どちらも反応しない。傷ついた視細胞を迂回して視力を取り戻す人工網膜への道筋になるとしている。
課題も残る。実験は単純で明暗のはっきりした対象を使い、条件を整えた環境で進めた。複雑な現実の場面でどう働くかは分かっていない。有機EL側に電源が要るため、現状は受動的な光学部品ではなく身につける表示装置に近い。材料のテルル化水銀は重金属を含むが、長期的な安全性と体内で使えるかどうかについて論文は触れていない。