在信息爆炸的時代，視覺是我們感知世界的核心方式。然而，人類的視覺系統(tǒng)長期以來受限于生理結(jié)構(gòu)，只能識別400至700納米波長的可見光，對占據(jù)太陽輻射能量半數(shù)以上的**近紅外光（NIR）**始終“視而不見”。
近日，一項突破性研究打破了這一桎梏。研究人員成功開發(fā)出一種**上轉(zhuǎn)換隱形眼鏡**（UCLs），讓佩戴者能夠在無需外部設備(http://www.weberwork.com/sell/l_4/)的情況下，直接感知并分辨近紅外光的時空與色彩信息。這項技術不僅為人類打開了“不可見”的世界之門，更被譽為視覺領域的一場“哥白尼式革命”，標志著我們向“增強視覺時代”邁出了關鍵一步。
一、突破性目標：賦予人類“超能力”視覺
傳統(tǒng)紅外探測設備如夜視儀、熱成像儀等，雖然能捕捉紅外信號，但依賴外部電源、結(jié)構(gòu)復雜、難以與人眼自然融合。相比之下，UCLs是一種**非侵入式、可穿戴**的解決方案，它通過將980nm近紅外光轉(zhuǎn)化為肉眼可見的綠色光，使人類僅憑裸眼即可“看見”原本不可見的光譜。
這不僅是技術上的飛躍，更是生物學意義上的重大突破——**首次實現(xiàn)人類對近紅外光的直接視覺感知**。
二、核心技術：納米材料+隱形眼鏡=看得見的“不可見”
研究人員合成了具有高效上轉(zhuǎn)換性能的**Au/NaGdF?:Yb³?,Er³?納米顆粒**（UCNPs），并通過去除其表面疏水油酸殘留，使其能在親水聚合物中均勻分散。最終以**pHEMA**為基質(zhì)，制備出透明度高、光學性能優(yōu)異的隱形眼鏡。
實驗結(jié)果顯示：
- 在7%質(zhì)量比下，UCLs的可見光透過率仍高達**85%以上**；
- UCNPs均勻分布，未影響原有光學特性；
- 材料具備良好的柔韌性、親水性和生物相容性，接近商業(yè)隱形眼鏡標準。
三、動物實驗驗證：小鼠戴上UCLs后真“看懂”了紅外光
研究人員首先在小鼠身上測試了UCLs的功能：
- **體外視網(wǎng)膜記錄**顯示，UCLs能有效將980nm NIR光轉(zhuǎn)換為535nm綠光，激活視桿細胞光電流；
- **體內(nèi)ERG實驗**證實，佩戴UCLs的小鼠在NIR刺激下產(chǎn)生類似可見光的腦電信號；
- **行為學實驗**進一步表明，小鼠能對NIR光做出瞳孔收縮、位置回避和恐懼反應等本能行為；
- 更令人驚嘆的是，它們還能區(qū)分不同頻率的NIR閃爍，并在視覺皮層形成清晰的拓撲圖像。
這些結(jié)果充分證明，UCLs不僅能讓小鼠“看見”紅外光，還能幫助它們完成復雜的視覺任務。
四、人類實測：首次用肉眼“讀取”近紅外世界的色彩與信息
在人類實驗中，參與者佩戴UCLs后展現(xiàn)出驚人的適應能力：
- **暗室環(huán)境下**，他們能夠感知NIR光源，即使閉眼也能保持對NIR的敏感度；
- **環(huán)境光條件下**，NIR視覺與日光視覺并行存在，說明該技術可在日常生活中應用；
- 借助輔助眼鏡系統(tǒng)，參與者可識別NIR光形成的圖案，包括字母、幾何圖形等；
- 最引人注目的是，使用**三色UCLs**（tUCLs）的受試者不僅能感知三種不同波長的NIR光，還能通過混合比例“看到”多種近紅外顏色，其感知的顏色空間與可見光高度相似。
這意味著，人類不僅能“看見”近紅外光，還能**區(qū)分其顏色和圖案**，真正實現(xiàn)了從“不可見”到“可視化”的跨越。
五、科學意義與未來展望：開啟視覺增強新時代
這項研究的意義遠不止于實驗室成果，它為多個領域帶來了深遠影響：
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