【大公文匯網】突破人類視覺極限 中國金宝搏入口188成功研製近紅外隱形眼鏡
實驗團隊(dui)人(ren)員(yuan)合影（從(cong)左(zuo)到右：王勝、龔興龍、薛天(tian)、馬玉乾、陳雨諾）。（中國金宝搏入口188供圖）
記(ji)者今日（23日）從中國(guo)科學技(ji)術大學獲悉，該校生(sheng)醫部薛天、馬玉乾團(tuan)(tuan)隊(dui)與近(jin)(jin)代力(li)(li)學系龔興龍、王(wang)勝(sheng)團(tuan)(tuan)隊(dui)，聯合復旦(dan)大學張凡(fan)團(tuan)(tuan)隊(dui)，以及(ji)國(guo)際科研(yan)機構合作，製(zhi)備出高透明、高轉化效率的(de)上轉換隱形眼鏡，實現人類近(jin)(jin)紅外(wai)時(shi)空色彩圖像(xiang)視(shi)覺能力(li)(li)。該技(ji)術未來(lai)在(zai)醫療、信息處(chu)理及(ji)視(shi)覺輔(fu)助技(ji)術領域具有廣泛應用前(qian)景。5月22日，上述(shu)研(yan)究成(cheng)果(guo)在(zai)線發表(biao)於《細胞》，並被細胞出版社進行了專題報(bao)道。
自(zi)然界中，人類肉眼可感(gan)知的可見(jian)光(guang)，僅佔電磁波(bo)譜很小的一(yi)部分(fen)。在前期研究中，薛(xue)天(tian)、馬玉(yu)乾團(tuan)隊與合(he)作者將一(yi)種可以(yi)把近紅外(wai)光(guang)轉(zhuan)換(huan)為可見(jian)光(guang)的上轉(zhuan)換(huan)納(na)米(mi)顆粒注射(she)到動(dong)物(wu)視網膜中，首次實現了哺乳(ru)動(dong)物(wu)的裸眼近紅外(wai)圖像視覺(jue)能(neng)力。研究成(cheng)果2019年(nian)發表(biao)於《細胞》。但眼內注射(she)在人體應(ying)用(yong)受(shou)限。如何(he)通過非侵入性方(fang)式實現近紅外(wai)視覺(jue)，是該技術實用(yong)化的關鍵挑戰。
被(bei)試者佩在佩戴(dai)轉(zhuan)換隱(yin)形眼鏡。（中國金宝搏入口188供圖）
高分(fen)子聚(ju)合材料製備(bei)(bei)的(de)(de)軟性(xing)透(tou)明(ming)隱形眼(yan)(yan)鏡(jing)(jing)提供(gong)了(le)一個(ge)可(ke)佩戴式的(de)(de)解(jie)決(jue)(jue)方案。但製備(bei)(bei)近紅外(wai)光上(shang)(shang)轉換(huan)隱形眼(yan)(yan)鏡(jing)(jing)要解(jie)決(jue)(jue)兩個(ge)問題：高效上(shang)(shang)轉換(huan)能(neng)力和良好光學性(xing)能(neng)。為(wei)此，研究人員對上(shang)(shang)轉換(huan)納米顆粒(li)進行表面修(xiu)飾(shi)，提高它(ta)們在(zai)高分(fen)子聚(ju)合材料中(zhong)的(de)(de)均勻(yun)分(fen)散性(xing)，同時篩選出(chu)與上(shang)(shang)轉換(huan)納米顆粒(li)折射(she)率(lv)匹配的(de)(de)高分(fen)子聚(ju)合材料，製備(bei)(bei)出(chu)了(le)高摻雜比例(li)（7%-9%）並且(qie)高度透(tou)明(ming)的(de)(de)近紅外(wai)光上(shang)(shang)轉換(huan)隱形眼(yan)(yan)鏡(jing)(jing)。
上(shang)轉換隱形眼鏡。（中國金宝搏入口188供(gong)圖(tu)）
實驗驗證(zheng)，佩戴這(zhe)種隱形(xing)眼鏡(jing)的(de)(de)小鼠可(ke)以(yi)(yi)分辨不同時(shi)間頻率和不同方位的(de)(de)近(jin)紅(hong)外(wai)光信息(xi)。更(geng)重要的(de)(de)是(shi)，佩戴該隱形(xing)眼鏡(jing)的(de)(de)人類志願者不僅(jin)可(ke)以(yi)(yi)看到一定光強範圍的(de)(de)近(jin)紅(hong)外(wai)光，還可(ke)以(yi)(yi)準確識別近(jin)紅(hong)外(wai)光的(de)(de)時(shi)間編碼信息(xi)。
除此之(zhi)外，研究人(ren)員還開發了一種內置近紅外光(guang)上轉換隱形眼鏡的可穿戴式框架(jia)眼鏡系統，使人(ren)類志(zhi)願者(zhe)能夠獲(huo)得與可見光(guang)視(shi)(shi)覺一樣空間(jian)分辨率的近紅外圖(tu)像(xiang)視(shi)(shi)覺，精確識別複雜(za)近紅外圖(tu)形。
除了時間(jian)和空間(jian)信息外(wai)，視覺感(gan)知(zhi)還可以(yi)在色(se)彩(cai)維度上(shang)傳(chuan)遞(di)豐富(fu)的(de)信息。研究(jiu)人(ren)(ren)員用三(san)色(se)正交上(shang)轉(zhuan)換(huan)(huan)納米顆(ke)粒(li)取代了傳(chuan)統的(de)上(shang)轉(zhuan)換(huan)(huan)納米顆(ke)粒(li)，製備出了三(san)色(se)上(shang)轉(zhuan)換(huan)(huan)隱形眼鏡，可以(yi)將三(san)種(zhong)不同(tong)光譜(pu)的(de)近(jin)紅(hong)外(wai)光轉(zhuan)換(huan)(huan)成紅(hong)、綠、藍三(san)基色(se)的(de)可見(jian)光。實驗(yan)結果證明(ming)，通(tong)過佩戴三(san)色(se)上(shang)轉(zhuan)換(huan)(huan)隱形眼鏡，人(ren)(ren)類志願者可以(yi)有(you)效地識(shi)別三(san)種(zhong)波長的(de)近(jin)紅(hong)外(wai)光，感(gan)知(zhi)多種(zhong)近(jin)紅(hong)外(wai)色(se)彩(cai)。這表明(ming)三(san)色(se)上(shang)轉(zhuan)換(huan)(huan)隱形眼鏡可以(yi)有(you)效地實現(xian)人(ren)(ren)類近(jin)紅(hong)外(wai)色(se)彩(cai)圖像視覺。
同時，這(zhe)(zhe)項(xiang)技術仍然有進一步提升的(de)空(kong)間，例如目前的(de)上(shang)(shang)轉(zhuan)換(huan)效率仍然需要紅(hong)外光(guang)源的(de)輔助照射，另外上(shang)(shang)轉(zhuan)換(huan)隱(yin)形(xing)眼鏡(jing)(jing)(jing)如能實(shi)現發射光(guang)的(de)定(ding)向輸出，就可能不依賴於(wu)鏡(jing)(jing)(jing)框光(guang)學系統直接實(shi)現隱(yin)形(xing)眼鏡(jing)(jing)(jing)介導的(de)精(jing)細近紅(hong)外圖形(xing)視覺(jue)。這(zhe)(zhe)些都(dou)有賴於(wu)視覺(jue)生理學、材料科學和光(guang)學的(de)跨學科合作(zuo)。
記者：趙臣 來源：大(da)公文匯網(wang) 2025.05.23
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