上转换隐形眼镜实现近红外时空色彩图像视觉能力

近日，中国科学技术大学生命科学与医学部薛天、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。相关研究成果5月22日在线发表在国际期刊《细胞》上。

人类肉眼可感知的可见光仅占电磁波谱很小的一部分。此前，研究团队与合作者将一种可以把近红外光转换为可见光的上转换纳米颗粒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，研究成果于2019年发表在《细胞》。但该研究的眼内注射在人体应用中受限，如何通过非侵入性方式实现近红外视觉，是该技术实用化的关键挑战。

高分子聚合材料制备的软性透明隐形眼镜提供了一个可佩戴式解决方案。为此，研究人员对上转换纳米颗粒进行表面修饰，提高它们在高分子聚合材料中的均匀分散性，同时筛选出与上转换纳米颗粒折射率匹配的高分子聚合材料，制备出了高掺杂比例并且高度透明的近红外光上转换隐形眼镜。

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上转换隐形眼镜实现人类近红外时空色彩视觉

经过实验验证，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，研究人员还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，使人类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，精确识别复杂近红外图形。

研究人员用三色正交上转换纳米颗粒取代了传统的上转换纳米颗粒，制备出了三色上转换隐形眼镜，可以将三种不同光谱的近红外光转换成红、绿、蓝三基色的可见光。实验证明，通过佩戴三色上转换隐形眼镜，人类志愿者可有效识别三种波长的近红外光，感知多种近红外色彩。

研究人员表示，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。