中国科大制备出高透明上转换隐形眼镜 实现近红外视觉
AI导读:
中国科学技术大学成功制备出高透明、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。该技术有望广泛应用于医疗、信息处理及视觉辅助技术领域,为人类带来全新视觉体验。
22日,记者从中国科学技术大学获悉,该校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,成功制备出高透明、高转化效率的上转换隐形眼镜,这种眼镜能实现人类近红外时空色彩图像视觉能力。相关研究成果于5月22日在线发表在国际顶级期刊《细胞》上。
众所周知,人类肉眼所能感知的可见光仅占电磁波谱的一小部分。此前,研究团队曾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,该研究成果已于2019年发表在《细胞》上。然而,眼内注射方式在人体应用上存在限制,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难题。
为解决这一问题,研究人员利用高分子聚合材料制备出了软性透明隐形眼镜,提供了一个可佩戴式解决方案。他们对上转换纳米颗粒进行了表面修饰,提高了它们在高分子聚合材料中的均匀分散性,并筛选出了与上转换纳米颗粒折射率匹配的高分子聚合材料,成功制备出了高掺杂比例且高度透明的近红外光上转换隐形眼镜。
实验证明,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内的近红外光,还能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。
更令人兴奋的是,研究人员采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,成功制备出了三色上转换隐形眼镜。这种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。实验结果显示,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,这一创新技术在医疗、信息处理及视觉辅助技术领域具有广阔的应用前景,有望为人类带来全新的视觉体验。
(文章来源:科技日报)
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