科幻派紅外光轉換隱形眼鏡，閉上眼瞼也能感應紅外光

人眼一般看不見紅外波長光，但最近科學家結合視覺神經科學、高分子材料與奈米融合技術研發出「近紅外光上轉換隱形眼鏡」，無需任何笨重設備或電池，只要戴上這副隱眼就能感知環境紅外光。

自然界存在各種波長範圍電磁波，但人眼受視網膜感光細胞內的感光蛋白（Opsin）固有物理化學特性侷限，能感知的可見光只占電磁波譜很小一部分。

為了「看見」原本不可見的紅外光，人類研發出夜視鏡、熱成像紅外儀等裝備，傳統夜視鏡原理為先將環境微弱光線變成電子，透過電子影像增強過程大幅增加電子數量，接著再將電子引導撞擊發光螢幕產生相對明亮的影像，使觀察者在黑暗環境也能看清物體輪廓和細節，但這些設備仰賴強大電源，因此相對笨重。

2019 年，中國科學技術大學生命科學與醫學部、合肥微尺度物質科學國家研究中心薛天/馬玉幹團隊曾於《Cell》期刊發表論文，利用一種將紅外光轉換為可見光的奈米材料，經特殊修飾後注射到動物視網膜，首次實現哺乳動物的裸眼近紅外線圖像視覺能力。

然而眼內注射方式的人體應用受限，如何以非侵入性方式相對自由地調節人眼感光波譜範圍，甚至賦予人類近紅外線視覺能力，就成為這項技術在人體實際應用的挑戰。

視覺生理結合奈米材料技術

回想過去，以高分子聚合物製備的軟性透明隱形眼鏡已廣泛應用於視力矯正，這為團隊的近紅外線視覺技術提供新靈感，決定嘗試結合奈米粒子與用於軟性隱形眼鏡的聚合物。

製造適合人類視覺的近紅外光上轉換隱形眼鏡（Upconversion Contact Lenses，UCLs），需解決高效上轉換能力（高濃度上轉換奈米粒子摻雜）與光學性能（高透明度）問題，但奈米粒子在高分子聚合材料內的融合會改變其光學性質，結果難以獲得高濃度、高透明度奈米複合物材料。

為此，薛天/馬玉幹團隊研究團隊對「上轉換奈米粒子」（Upconversion Nanoparticles，UCNPs）進行表面修飾，提高其在高分子聚合材料均勻分散性，同時篩選出與 UCNPs 折射率匹配的高分子聚合材料，最終開發出高摻雜比例（7～9%）的近紅外光上轉換隱形眼鏡，於多數可見光波譜範圍內表現出超過 90% 透明度，性能比國際已通報 0.04～2% UCNPs 摻雜其他高分子聚合材料的複合材料更明顯提升。