主要观点总结
中国科学技术大学的薛天教授团队研发出上转换隐形眼镜（UCLs），使人类和小鼠获得近红外时空彩色视觉能力，突破视觉极限。这款隐形眼镜具备柔软、可穿戴、非侵入性等特点，能扩展人类的视觉能力，区分近红外光谱的时间、空间和颜色信息。研究团队通过改进上转换纳米颗粒并融入聚合物材料，解决了纳米颗粒光学特性的挑战，成功开发出透明度高的上转换隐形眼镜。此外，还研发了三色正交上转换纳米颗粒，实现了对近红外光的色觉感知。这项研究为人类提供超级视觉可能性，有望应用于安全、救援、加密或防伪领域。
关键观点总结
关键观点1: 研发出上转换隐形眼镜
中国科学技术大学的薛天教授团队成功研发出上转换隐形眼镜，具备柔软、可穿戴、非侵入性等特点。
关键观点2: 突破视觉极限
这款上转换隐形眼镜使人类和小鼠获得近红外时空彩色视觉能力，突破了视觉极限。
关键观点3: 解决纳米颗粒光学特性的挑战
研究团队通过改进上转换纳米颗粒，并融入聚合物材料，成功解决了纳米颗粒光学特性的挑战，开发出透明度高的上转换隐形眼镜。
关键观点4: 实现近红外光的色觉感知
研究团队使用三色正交上转换纳米颗粒，成功实现了对近红外光的色觉感知，使人类能够区分多个近红外光谱。
关键观点5: 应用前景
这项研究为人类提供超级视觉可能性，有望应用于安全、救援、加密或防伪领域。
正文
10
纳米至
400
纳米），而金鱼则能同时感知到这两种红外线和紫外线。
但是，人类必须在外部技术的帮助之下才能看见红外线和紫外线。这意味着，超过一半的、以波长大于
700
纳米的红外光形式存在的太阳辐射能，都无法被哺乳动物感知。
图
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电磁波和可见光波谱（来源：中国科学技术大学）
光谱中的感知局限性，是由光子探测视蛋白的物理热力学特性决定的，这会导致原本可能被获取的感官信息被大量丢失。
尽管夜视镜或红外
-
可见光转换器等工具已被用于红外探测，但它们需要额外的能源支持，并且通常无法区分多个光谱中的红外信息。此外，每个红外
-
可见光转换器都需要多层结构，这使得它们由于不透明而无法与人眼集成。
在此前的成果之中，研究团队通过向小鼠眼睛视网膜下注射光感受器，以及结合光感受器亲和型上转换纳米颗粒（
pbUCNPs
，
photoreceptor-binding upconversion nanoparticles
），使小鼠具备了近红外视觉能力。然而，由于这一手术存在侵入性，因此人类不太容易接受眼部注射光感受器的做法。
如前所述，由于光子探测视蛋白的物理热力学特性，导致人类无法感知红外光。然而，用肉眼看到多光谱红外光是非常令人期待的能力。因此，通过开发裸眼非侵入式近红外视觉能力来检测多光谱近红外光，是一个十分重要科研目标。
以正常视觉空间分辨率实现近红外视觉
研究团队在论文中写道，基于聚合物材料的、柔软且透明的隐形眼镜已被用于人眼屈光矫正，这也为实现人类近红外视觉提供了一种可穿戴的解决方案。然而，将纳米颗粒融入聚合物材料会改变其光学特性，这对制备高浓度、光学透明的纳米复合材料带来了挑战。
为了解决这一问题，研究团队
针对上转换纳米颗粒（
UCNPs
，
upconversion nanoparticles
）进行改性，并根据折射率匹配度针对聚合物材料加以筛选。
基于此，研究团队开发出了这款上转换隐形眼镜，它在大多数波长之下的透明度超过
90%
的近红外光，上转换纳米颗粒的质量比为
7%
。
