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袁岚峰3天前
锚点|看见不可见:他们让人类拥有红外视觉 袁岚峰:2019年我跟您聊的时候,那时候就有一个听起来特别科幻的研究,说您让小鼠获得了红外视觉。这是怎么做到的? 薛天:那时候的那项工作,是我们最开始尝试的。既然我们有这样的边界,那么我们是不是可以采用一些材料科学的手段,来自由地调节动物或人的感光范围?这里面除了帮助我们看到看不见的红外线,甚至可能说,一个色盲患者,他某一些波长,比如说红光看不到,那我们也可以通过这种方式来调节。所以当时我们正好是和一个材料科学家讨论到,他说自己最近做了一些材料,是和光的转化有关系的,它叫上转换纳米材料。所谓上转换,就是要把长波长、单个光子能量低的光,转化成短波长的可见光。 袁岚峰:把它能量变高了,叫做上转换。 薛天:对,它其实是采用的是由稀土元素形成的纳米材料,它吸收多个光子,然后把积累起来的能量转化成一个光子释放出去,这样才能从长波到短波。我说,这是一个很有趣的点,正好能够match(匹配)我们想做的事情。我们把这个材料加了一些修饰,让它可以直接结合到感光细胞的外段上。在小鼠眼底打一针之后呢,我们在眼睛的感光细胞这个层面上给它加了一个光电转换器,把红外线转化成可见光。这个时候,小鼠就直接获得了近红外的图像视觉能力。 袁岚峰:结果2025年,您居然让人也获得红外视觉了。这是怎么做到的? 薛天:从2019年到2025年,这整个六年的时间,我们这个团队就在考虑,有些什么样的技术手段,可以实现不侵入式的。最简单的一种方式,我们平常戴的眼镜,或者是戴的隐形眼镜?当然,它有可能成为一种介质,来实现这种转化,那么后来我们就开始去做这个实验。这个里面就出现了一些挑战和困难。首先这个上转换材料,它如果掺杂正常制备隐形眼镜的材料之后,它就会变成不透明的,乳化了。一旦掺杂率高过了百分之零点几,它就变浑浊了,那就不可用了。我们自然需要既能透过可见光,又能转化红外线的。后来我们逐渐发现了,如果我们把纳米颗粒的折射率和隐形眼镜的折射率match(匹配)的话,它又会从浑浊变成透明的了。这样的话,我们就可以掺杂更高比例的,a few percent(几个百分点),甚至接近百分之七、八、九、十的这种上转化材料。那么这样的话,它就可以实现这个光入射的时候,在这个位置直接转化成可见光,然后再传入眼睛,产生这种感知觉。#知识前沿派对 #光 #红外 #视觉 #上转换材料
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