Истражувачки тим предводен од проф. Сјуе Тиан и проф. М.А. Јукијан од Универзитетот за наука и технологија на Кина (USTC), во соработка со повеќе истражувачки групи, успешно овозможи човечки просторно-временски вид во боја во близу инфрацрвена (NIR) област преку контактни леќи за конверзија нагоре (UCL). Студијата беше објавена онлајн во Cell на 22 мај 2025 година (EST) и беше претставена во соопштение за медиумите одCell Press.
Во природата, електромагнетните бранови опфаќаат широк опсег на бранови должини, но човечкото око може да согледа само тесен дел познат како видлива светлина, што ја прави NIR светлината надвор од црвениот крај на спектарот невидлива за нас.
Сл. 1. Електромагнетни бранови и спектар на видлива светлина (Слика од тимот на проф. XUE)
Во 2019 година, тим предводен од проф. Сјуе Тиан, м.а. Јукијан и ХАН Ганг постигна пробив со инјектирање на наноматеријали со конверзија нагоре во мрежницата на животните, овозможувајќи ја првата можност за гледање со голо око во NIR кај цицачите. Сепак, поради ограничената применливост на интравитреалната инјекција кај луѓето, клучниот предизвик за оваа технологија лежи во овозможувањето на човечката перцепција на NIR светлината преку неинвазивни средства.
Меките транспарентни контактни леќи направени од полимерни композити обезбедуваат решение за носење, но развојот на UCL се соочува со два главни предизвици: постигнување ефикасна способност за конверзија нагоре, што бара допирање на наночестички со висока конверзија нагоре (UCNPs), и одржување на висока транспарентност. Сепак, вклучувањето на наночестички во полимери ги менува нивните оптички својства, што го отежнува балансирањето на високата концентрација со оптичката јасност.
Преку површинска модификација на UCNPs и скрининг на полимерни материјали со совпаѓање на индексот на прекршување, истражувачите развија UCLs постигнувајќи интеграција на UCNP од 7–9%, додека одржуваа транспарентност од над 90% во видливиот спектар. Понатаму, UCLs покажаа задоволителни оптички перформанси, хидрофилност и биокомпатибилност, при што експерименталните резултати покажуваат дека и глувчешките модели и луѓето кои носат леќи не само што можат да детектираат NIR светлина, туку и да ги разликуваат нејзините временски фреквенции.
Поимпресивно е што истражувачкиот тим дизајнираше систем на носливи очила интегриран со UCL и оптимизирано оптичко снимање за да го надмине ограничувањето дека конвенционалните UCL им обезбедуваат на корисниците само груба перцепција на NIR слики. Овој напредок им овозможува на корисниците да перцепираат NIR слики со просторна резолуција споредлива со видот на видливата светлина, овозможувајќи попрецизно препознавање на сложени NIR шеми.
За понатамошно справување со широко распространетото присуство на мултиспектрална NIR светлина во природните средини, истражувачите ги заменија традиционалните UCNP со трихроматски UCNP за да развијат трихроматски контактни леќи со нагорна конверзија (tUCL), што им овозможи на корисниците да разликуваат три различни NIR бранови должини и да согледаат поширок NIR спектар на бои. Со интегрирање на информации за бојата, времето и просторот, tUCL овозможија прецизно препознавање на повеќедимензионални NIR-кодирани податоци, нудејќи подобрена спектрална селективност и можности против пречки.
Сл. 2. Изглед на бојата на различни шеми (симулирани рефлектирачки огледала со различни рефлективни спектри) под видливо и NIR осветлување, гледано преку системот на носливи очила интегриран со tUCL. (Слика од тимот на проф. XUE)
Сл. 3. UCL овозможуваат човечка перцепција на NIR светлината во временски, просторни и хроматски димензии. (Слика од тимот на проф. XUE)
Оваа студија, која демонстрираше носиво решение за NIR вид кај луѓето преку UCL, обезбеди доказ за концептот за NIR вид во боја и отвори ветувачки апликации во безбедноста, борбата против фалсификувањето и третманот на недостатоци на видот во боја.
Линк до хартија:https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.04.019
(Напишано од XU Yehong, SHEN Xinyi, уредено од ZHAO Zhejian)
Време на објавување: 07.06.2025