“隐形眼镜”助人类识别复杂近红外图形

近日，中国科学技术大学薛天、马玉乾团队与国内外科研机构合作，制备出高透明、高转化效率的上转换隐形眼镜，可实现人类近红外时空色彩图像视觉能力，帮助人类识别复杂近红外图形。相关成果以《上转换隐形眼镜赋能人类近红外光视觉》为题发表在《细胞》杂志上。具体情况如下：研究背景：人眼视网膜通常只能识别波长400-700纳米的光，而自然界中大量近红外光（700-2500纳米）因无法被感知而“隐形”。2019年，研究团队曾将可把近红外光转换为可见光的上转换纳米材料注射到动物视网膜中，首次实现哺乳动物的裸眼近红外图像视觉能力，但眼内注射方式在人体应用中受限。技术原理：研究团队结合视觉神经科学、高分子材料与创新纳米融合技术，将稀土材料与隐形眼镜结合，利用其独特光学性质，将近红外光转换为红、绿、蓝等可见光，从而使佩戴者能够感知近红外光。材料制备：研究人员对上转换纳米颗粒进行表面修饰，提高其在高分子聚合材料中的均匀分散性，同时筛选出与之折射率匹配的高分子聚合材料，制备出了高掺杂比例（7-9%）且高度透明的近红外光上转换隐形眼镜。该隐形眼镜在大多数可见光波谱范围内表现出超过90%的透明度，具有较好的力学性质、光学性能、亲水性和较高的生物相容性。实验结果：佩戴该隐形眼镜的人类志愿者不仅可以看到一定光强范围的近红外光，还可以准确识别近红外光的时间编码信息。此外，研究人员开发了一种内置近红外光上转换隐形眼镜的可穿戴式框架眼镜系统，通过优化光学设计，对转换后的近红外空间信息进行成像处理，使志愿者能够获得与可见光视觉一样空间分辨率的近红外图像视觉，进而精确识别复杂近红外图形。应用前景：该技术在医疗、信息处理及视觉辅助技术领域具有广泛应用前景，还可能为色盲等视觉疾病的治疗提供新的解决方案。