【導語】科幻作品中的“夜視隱形眼鏡”如今已在中國科學家的努力下成為現實。中國科學技術大學等多個研究團隊合作，成功開發出可(kě)將(jiāng)近(jìn)紅(hóng)外(wài)光(guāng)轉(zhuǎn)化(huà)為(wèi)可(kě)見(jiàn)光(guāng)的(de)特(tè)殊(shū)隱(yǐn)形(xíng)眼(yǎn)鏡(jìng)，使(shǐ)人(rén)類(lèi)間(jiān)接(jiē)感(gǎn)知(zhī)紅(hóng)外(wài)線(xiàn)。這(zhè)一(yī)突(tū)破(pò)不(bù)僅(jǐn)拓(tà)寬(kuān)了(le)我(wǒ)們(men)的(de)視(shì)覺(jué)邊(biān)界(jiè)，還(hái)展(zhǎn)現(xiàn)了(le)上(shàng)轉(zhuǎn)換(huàn)發(fā)光(guāng)技(jì)術(shù)在(zài)醫(yī)療(liáo)革(gé)新(xīn)與(yǔ)防(fáng)偽(wěi)升(shēng)級等領域的廣泛應用前景。戴上這副眼鏡，糖心免费视频步入了一個科學與想象交織的新世界。

出品：

作者：海裏的鹹魚（中國科學院長春光學精密機械與物理研究所）

監製：中國科普博覽

在某些科幻作品中，糖心免费视频會看到(dào)這(zhè)樣(yàng)的(de)設(shè)定(dìng)：主角戴上特殊眼鏡，眼(yǎn)前(qián)的(de)景(jǐng)象(xiàng)瞬(shùn)間(jiān)煥(huàn)然(rán)一(yī)新(xīn)，原(yuán)本(běn)空(kōng)無(wú)一(yī)物(wù)的(de)空(kōng)氣(qì)中(zhōng)浮(fú)現(xiàn)出(chū)隱(yǐn)藏(cáng)在(zài)不(bù)可(kě)見(jiàn)光(guāng)中(zhōng)的(de)秘(mì)密(mì)世(shì)界(jiè)。

如(rú)今(jīn)，這(zhè)種(zhǒng)想(xiǎng)象(xiàng)正(zhèng)被(bèi)中(zhōng)國(guó)科(kē)學(xué)家(jiā)變(biàn)為(wèi)現(xiàn)實(shí)——中(zhōng)國(guó)科(kē)學(xué)技(jì)術(shù)大(dà)學(xué)生(shēng)命(mìng)科(kē)學(xué)與(yǔ)醫(yī)學(xué)部(bù)和(hé)合(hé)肥(féi)微(wēi)尺(chǐ)度(dù)物(wù)質(zhì)科(kē)學(xué)國(guó)家(jiā)研究中心薛天/馬玉乾團隊，工程科學學院龔興龍/王勝團隊，複旦大學化學係張凡團隊，以及國際科研機構合作，開發出了一款特殊的隱形眼鏡，可將近紅外光轉化為可見光，從而使得人眼間接地感知紅外線。

紅外線及其傳統感(gǎn)知(zhī)方(fāng)法(fǎ)

眼(yǎn)睛(jing)是(shì)人(rén)類(lèi)獲(huò)取外界信息的重要器官，通過接收光線來認知世界的形貌。本質上，光線是一種電磁波，而電磁波在糖心免费视频的日常生活中無處不在：太陽光、微波爐中加熱食物的微波、WIFI信號都是電磁波的不同表現形式。這些電磁波最主要的區別特征就是它們的波長差異。

然而在自然界豐富多樣的光線中，隻有特定波長範圍的光才能被人眼所感知。人眼能夠感知波長在400-700納米之間的電磁波，處在這一範圍的電磁波稱為可見光。並且，不同波長的可見光會被人眼識別為不同顏色。

而超出這個範圍，波長在700-2500納米的電磁波雖然無法被人眼感知，但它卻大有用處——這就是紅外線。自然界的所有物體都在向外發出這個波段的電磁波，其具體波長與物體溫度密切相關。正是基於這一特性，糖心免费视频可以借助儀器“看見”紅外線呈現的世界。例如在漆黑的夜晚，沒有可見光，但周圍景物依然會發出紅外線，紅外夜視儀正是通過探測這些紅外線，具備了夜間觀察的功能。

電磁波和可見光波譜

（圖片來源：中國科學技術大學官網）

感知紅外線的關鍵：巧妙利用上轉換發光現象

要想了解可以“看見”紅外線的隱形眼鏡(jìng)原(yuán)理(lǐ)，首先需要知道電磁波是什麽？電磁波可以看作是由光子組成，其波長越短，對應的光子能量也就越高。紅外線的波長比可見光要長，紅外線的光子能量比可見光的光子能量要低。這種能量差異催生了兩種截然不同的光學現象：熒光現象和上轉換發光。

無論是自然界還是生活中，熒光現象都十分普遍，例如發光的水母、熒光筆等。究其本質，其實是這些物質吸收了高能量的光，釋放出低能量的光。與之相反，上轉換發光現象則是將低能量的長波輻射轉化為高能量的短波發光，這一過程就能把“不可見的光線”魔術般地變成“可見的色彩”。

研究團隊巧妙利用這一原理，在設計(jì)隱(yǐn)形(xíng)眼(yǎn)鏡(jìng)時(shí)添(tiān)加(jiā)了(le)上(shàng)轉(zhuǎn)換(huàn)納(nà)米(mǐ)顆(kē)粒(lì)，使(shǐ)得(de)低(dī)能(néng)量(liàng)紅(hóng)外(wài)線(xiàn)光(guāng)子(zi)搖(yáo)身(shēn)一(yī)變(biàn)，成(chéng)為(wèi)能(néng)量(liàng)更(gèng)高(gāo)的(de)可(kě)見(jiàn)光(guāng)光子。

具體而言，這些摻雜了稀土元素的納米顆粒，能夠連續吸收兩個或多個紅外線光子，再釋放出一個可見光子。把能量比喻為水，光子比喻為接水的桶，上轉換過程相當於用一個大桶（可見光子），接了兩個或者更多小桶（紅外光子）的水，最終把小桶中的水融合在了一起。這一過程無需提供額外的能量，並且納米顆粒能夠很好地融合在製作隱形眼睛的材料中。

可紅外夜視的隱形眼鏡原理，將不同波長的紅外線轉換為不同顏色的可見光，可見光被人眼感知，人眼間接有了感知紅外線的能力

（圖片來源：參考文獻[1]）

上轉換發光技術的多樣應用：醫療革新與防偽升級

除了賦予人眼近紅外視覺能力，上(shàng)轉(zhuǎn)換(huàn)效應在其它領域的應(yīng)用(yòng)潛(qián)能(néng)也(yě)非(fēi)常(cháng)大(dà)。

一(yī)是(shì)醫(yī)療(liáo)領(lǐng)域。光(guāng)動(dòng)力(lì)治(zhì)療(liáo)是(shì)一(yī)種(zhǒng)基(jī)於(yú)光(guāng)敏(mǐn)藥(yào)物(wù)的(de)治(zhì)療(liáo)方(fāng)法(fǎ)：藥(yào)物(wù)在(zài)特(tè)定(dìng)波(bō)長(zhǎng)的(de)光(guāng)照(zhào)射(shè)下(xià)，會(huì)產(chǎn)生(shēng)活(huó)性(xìng)氧(yǎng)，從(cóng)而(ér)誘(yòu)導(dǎo)細(xì)胞(bāo)死(sǐ)亡(wáng)。光(guāng)敏(mǐn)藥(yào)物(wù)一(yī)般(bān)需要可見光或者能量更高的紫外光。然而，在治療體內腫瘤時，這兩(liǎng)種(zhǒng)光(guāng)對(duì)人(rén)體(tǐ)的(de)穿(chuān)透(tòu)能(néng)力(lì)比(bǐ)較(jiào)弱(ruò)。更(gèng)關鍵的(de)是(shì)，紫(zǐ)外(wài)光(guāng)還(hái)會(huì)對(duì)正(zhèng)常(cháng)的(de)細(xì)胞(bāo)造(zào)成(chéng)傷(shāng)害(hài)。

在(zài)這(zhè)種(zhǒng)情(qíng)況(kuàng)下(xià)，上(shàng)轉(zhuǎn)換(huàn)納(nà)米(mǐ)粒(lì)子(zi)提(tí)供(gōng)了(le)理(lǐ)想(xiǎng)的(de)解(jiě)決(jué)方(fāng)案：光敏藥物結(jié)合(hé)上(shàng)轉(zhuǎn)換(huàn)粒(lì)子(zi)，激(jī)發(fā)光(guāng)源(yuán)就(jiù)可(kě)以(yǐ)使(shǐ)用(yòng)紅(hóng)外(wài)光(guāng)，紅(hóng)外(wài)光(guāng)穿(chuān)透(tòu)能(néng)力(lì)比(bǐ)較(jiào)強(qiáng)，而(ér)且(qiě)不(bù)對(duì)人(rén)體(tǐ)本(běn)身(shēn)的(de)細(xì)胞(bāo)造(zào)成(chéng)傷(shāng)害(hài)。上(shàng)轉(zhuǎn)換(huàn)材(cái)料(liào)在(zài)吸(xī)收(shōu)紅(hóng)外(wài)光(guāng)後(hòu)轉(zhuǎn)換(huàn)出(chū)可見光，再激發光敏藥物，最終殺死腫瘤細胞。這種方法不僅能夠精確控製光敏藥物的激活位置，還顯著提升了治療效果。

二是防偽技術領域。當前，人們使用手機支付的頻率大大提高，收到假鈔的風險也隨之降低，曾經使用紫外燈照射紙鈔驗證真假的場景也變得少見了。然而，商品的仿製和偽造現象依然存在。當今世界，假冒商品的貿易收入是有組織犯罪收入的(de)第(dì)二(èr)大(dà)來(lái)源(yuán)。

傳(chuán)統(tǒng)防(fáng)偽(wěi)技(jì)術(shù)中(zhōng)使(shǐ)用(yòng)的(de)熒(yíng)光(guāng)油(yóu)墨(mò)在(zài)紫(zǐ)外(wài)光(guāng)的(de)照(zhào)射(shè)下(xià)會(huì)立(lì)即(jí)發(fā)出(chū)可(kě)見(jiàn)光(guāng)，但(dàn)這(zhè)一(yī)技(jì)術(shù)早(zǎo)已(yǐ)被(bèi)破(pò)解(jiě)，逐(zhú)漸(jiàn)失(shī)效(xiào)。相比之下，上轉換發光材料展現出獨特的優勢，不僅可以調配發光的顏色，還能設置特定的激發光源，仿製難度極大，因此常被用於高端藥品包裝、奢侈品標簽等領域。

這項突破性的“光譜視覺增強器”技術，不僅讓科幻中的“夜視隱形眼鏡”成為現實，更為人類打開了感知世界的新維度。從科幻到現實，科技的每一次飛躍都在重塑人類的認知邊界。戴上這副特殊的隱形眼鏡，糖心免费视频看到的不僅是紅外光，更是科學與想象碰撞出的無限可能。

參考文獻：

[1]陳寶玖, et al. 用於防偽標簽的發光材料研究進展 (特邀). ACTA PHOTONICA SINICA 51.8 (2022): 0851504-0851504.

[2]花景田, et al. 稀土摻雜材料的上轉換發光. 中國光學與應用光學 3.4 (2010): 301-309.

[3]鄭曉鵬, 田甘, and 穀戰軍. 熒光上轉換納米材料在光動力學治療癌症中的應用. 中國腫瘤臨床 41.1 (2020): 27-31.

[4]Ma, Yuqian, et al. Near-infrared spatiotemporal color vision in humans enabled by upconversion contact lenses. Cell (2025).