文章来源：红外芯闻
自然界中，人类肉眼可感知的可见光仅占电磁波谱很小的一部分。前期研究中，薛天、马玉乾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，首次实现了哺乳动物的裸眼近红外图像视觉能力。但由于眼内注射在人体应用受限，如何通过非侵入性方式实现近红外视觉，成为该技术实用化的关键挑战。
光学波段的划分
据麦姆斯咨询报道，近日，中国科学技术大学、复旦大学与美国马萨诸塞大学医学院（University of Massachusetts Medical School）的研究团队制备出一款突破人类视觉极限的神奇隐形眼镜。一种含有多个荧光发射的稀土颗粒与隐形眼镜相结合，通过可穿戴的形式使人类感知近红外光的时间、空间和色彩多维度信息，更为色盲等视觉疾病的治疗提供新的解决方案。这一最新研究成果以“Near-infrared spatiotemporal color vision in humans enabled by upconversion contact lenses”为题发表在Cell杂志上。
科研人员研究发现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的解决方案。为此，他们通过对材料的筛选及系列转换，制备出了高度透明的近红外光上转换隐形眼镜。
实验验证，佩戴这种隐形眼镜的小鼠可以分辨不同时间频率和不同方位的近红外光信息。更重要的是，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。
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。
张凡团队合成的多色上转换发光纳米材料及其荧光光谱性质
我们的眼睛所感知的可见光只占自然界电磁波谱中的很小的一部分。而人眼的这种局限是由视网膜感光细胞中的感光蛋白固有的物理化学特性所决定。早在2019年，研究团队便发表论文，利用一种转换红外光成为可见光的上转换纳米材料，经特殊修饰后注射到动物视网膜中，首次实现了哺乳动物的裸眼近红外图像视觉能力。
人类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”。研究团队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。佩戴者可分辨不同波长的近红外光，甚至识别由多种波长组成的“复色光”及复杂图案，实现多维度的红外视觉。
志愿者可识别由不同近红外光组成的图案
相比UCL，tUCL可以帮助志愿者有效识别三种波长的近红外光，感知多种近红外色彩。通过色彩、时间、空间信息的结合，志愿者可以准确识别出更丰富的近红外光编码的多维度信息。这表明具有抗干扰、正交和多光谱转换特性的tUCL可以有效地实现人类近红外色彩图像视觉。
各种图形（不同反射波谱的反射镜片模拟）通过tUCLs内置的可穿戴式框架眼镜系统在可见光和近红外光照射下的色彩显示
该项研究实现了无源、可穿戴的人类近红外图像视觉能力拓展，能够使人类感知近红外光的时间、空间和色彩多维度信息。该技术未来在医疗、信息处理及视觉辅助技术领域具有广泛应用前景。
未来，相关成果在医疗、信息处理及视觉辅助技术领域具有广泛的应用前景，通过可穿戴、非侵入式的隐形眼镜，可以灵活调节人体视觉的感知范围，有望为色盲等视觉疾病的治疗提供新的解决方案。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.04.019
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