在科技的飞速发展浪潮中，中国科研团队再度取得令人瞩目的成就。中国科学技术大学薛天、马玉乾团队携手龚兴龙、王胜团队，联合复旦大学张凡团队以及国际科研机构，成功制备出一种具有开创性的新型隐形眼镜——高透明、高转化效率的上转换隐形眼镜，让人类首次拥有了近红外时空色彩图像视觉能力。这一重大成果于5月22日在线发表于国际权威期刊《细胞》，并受到细胞出版社的专题报道，标志着中国在生物医学光子学领域迈出了关键一步。
人类肉眼所能感知的可见光，在浩瀚的电磁波谱中仅占极小的一部分。此前，薛天、马玉乾团队与合作者已在动物实验中取得突破，他们将一种能够将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，相关研究成果早已在《细胞》发表。然而，这种眼内注射的方式在人体应用中存在诸多限制。如何以非侵入性的方式让人类实现近红外视觉，成为了该技术走向实用化的关键难题。
高分子聚合材料制备的软性透明隐形眼镜，为解决这一难题提供了可佩戴式的解决方案。但要制备出理想的近红外光上转换隐形眼镜，研究人员必须攻克两大关键问题：一是实现高效的上转换能力，确保近红外光能准确转换为可见光；二是保证良好的光学性能，让佩戴者获得清晰、舒适的视觉体验。
为此，科研团队对上转换纳米颗粒进行了特殊的表面修饰。通过先进的化学修饰技术，提高了纳米颗粒在高分子聚合材料中的均匀分散性，使得上转换过程更加高效稳定。同时，经过大量筛选实验，研究人员找到了一种与上转换纳米颗粒折射率完美匹配的高分子聚合材料。凭借这两项重要突破，他们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。
实验验证环节，研究团队首先在小鼠身上进行了测试。佩戴这种隐形眼镜的小鼠表现出了惊人的视觉能力，它们能够精准分辨不同时间频率和不同方位的近红外光信息。随后，人类志愿者的参与进一步证实了这项技术的可行性与有效性。志愿者佩戴隐形眼镜后，不仅能够看到一定光强范围的近红外光，还能准确识别近红外光的时间编码信息。
不仅如此，研究人员进一步创新，开发了一套内置近红外光上转换隐形眼镜的可穿戴式框架眼镜系统。借助这一系统，人类志愿者获得了与可见光视觉相媲美的空间分辨率，能够精确识别复杂的近红外图形，为拓展近红外视觉的应用场景提供了有力支持。
在视觉感知的色彩维度方面，科研团队也未停下探索的脚步。他们采用三色正交上转换纳米颗粒取代传统的上转换纳米颗粒，精心制备出了三色上转换隐形眼镜。实验结果令人振奋，人类志愿者通过佩戴这款隐形眼镜，能够有效地识别三种波长的近红外光，清晰感知多种近红外色彩，成功实现了人类近红外色彩图像视觉。
尽管这项技术已经取得了重大突破，但科研人员坦言仍有提升空间。目前，上转换效率仍依赖红外光源的辅助照射，这在一定程度上限制了其应用场景。此外，若能实现发射光的定向输出，上转换隐形眼镜就有可能摆脱对镜框光学系统的依赖，直接实现隐形眼镜介导的精细近红外图形视觉。要实现这些目标，离不开视觉生理学、材料科学和光学的跨学科深度合作。
展望未来，该技术在医疗领域具有广阔的应用前景。例如，对于患有某些眼部疾病导致特定光谱感知能力缺失的患者，这种隐形眼镜有望成为一种全新的治疗手段，帮助他们恢复部分视觉功能。在信息处理领域，它可以为数据传输与识别提供全新的方式，提升信息处理的效率和安全性。同时，在视觉辅助技术方面，该隐形眼镜能够帮助特殊职业人群，如消防员在烟雾环境中、宇航员在太空中，拓展视觉范围，获取更多重要信息。
中国科研团队此次在近红外视觉领域的突破，为人类视觉能力的拓展开辟了全新的道路，未来必将为社会发展和人类生活带来更多惊喜与变革。