Timu ya watafiti inayoongozwa na Prof. XUE Tian na Prof. MA Yuqian kutoka Chuo Kikuu cha Sayansi na Teknolojia cha China (USTC), kwa ushirikiano na vikundi vingi vya utafiti, imefanikiwa kuwezesha uoni wa rangi wa anga wa anga ya binadamu (NIR) kupitia lenzi za mawasiliano za upconversion (UCLs). Utafiti huo ulichapishwa mtandaoni katika Kiini mnamo Mei 22, 2025 (EST), na uliangaziwa katika toleo la Habari naBonyeza Kiini.
Kwa asili, mawimbi ya sumakuumeme hupitia urefu wa mawimbi mbalimbali, lakini jicho la mwanadamu linaweza kuona sehemu finyu tu inayojulikana kama mwanga unaoonekana, na kufanya nuru ya NIR zaidi ya ncha nyekundu ya wigo isionekane kwetu.
Mtini1. Mawimbi ya sumakuumeme na wigo wa mwanga unaoonekana (Picha kutoka kwa timu ya Prof. XUE)
Mnamo mwaka wa 2019, timu iliyoongozwa na Prof. XUE Tian, MA Yuqian, na HAN Gang walipata mafanikio kwa kuingiza nanomaterials za ubadilishaji kwenye retina za wanyama, na kuwezesha uwezo wa kuona wa NIR wa macho ya kwanza kabisa katika mamalia. Hata hivyo, kutokana na utumiaji mdogo wa sindano ya intravitreal kwa binadamu, changamoto kuu ya teknolojia hii ni kuwezesha mtazamo wa binadamu wa mwanga wa NIR kupitia njia zisizo vamizi.
Lenzi laini za mawasiliano zenye uwazi zilizoundwa na viunzi vya polima hutoa suluhu inayoweza kuvaliwa, lakini uundaji wa UCL unakabiliwa na changamoto kuu mbili: kufikia uwezo mzuri wa ubadilishaji, ambao unahitaji ubadilishaji wa juu wa nanoparticles (UCNPs) na kudumisha uwazi wa juu. Hata hivyo, kuingiza nanoparticles katika polima hubadilisha sifa zao za macho, na kufanya kuwa vigumu kusawazisha mkusanyiko wa juu na uwazi wa macho.
Kupitia urekebishaji wa uso wa UCNP na uchunguzi wa nyenzo za polima zinazolingana na fahirisi ya refractive-index, watafiti walitengeneza UCLs kufikia muunganisho wa UCNP wa 7-9% huku wakidumisha uwazi zaidi ya 90% katika wigo unaoonekana. Zaidi ya hayo, UCLs zilionyesha utendaji wa kuridhisha wa macho, hydrophilicity, na biocompatibility, na matokeo ya majaribio kuonyesha kwamba mifano ya murine na wearers binadamu hawakuweza tu kuchunguza NIR mwanga lakini pia tofauti masafa yake ya muda.
Jambo la kupendeza zaidi, timu ya utafiti ilibuni mfumo wa glasi unaoweza kuvaliwa uliounganishwa na UCL na upigaji picha wa macho ulioboreshwa ili kuondokana na kizuizi kwamba UCL za kawaida huwapa watumiaji mtazamo mbaya wa picha za NIR. Uendelezaji huu huwawezesha watumiaji kutambua picha za NIR zenye mwonekano wa anga unaolingana na mwonekano wa mwanga unaoonekana, na hivyo kuruhusu utambuzi sahihi zaidi wa mifumo changamano ya NIR.
Ili kukabiliana zaidi na uwepo mkubwa wa mwanga wa NIR wenye spectra nyingi katika mazingira asilia, watafiti walibadilisha UCNP za kitamaduni na UCNP za trichromatic ili kutengeneza lenzi za mawasiliano za trichromatic upconversion (tUCLs), ambazo ziliwawezesha watumiaji kutofautisha mawimbi matatu tofauti ya NIR na kutambua wigo mpana wa rangi wa NIR. Kwa kuunganisha maelezo ya rangi, muda na anga, tUCL ziliruhusu utambuzi sahihi wa data iliyosimbwa ya NIR ya pande nyingi, inayotoa uteuzi bora wa taswira na uwezo wa kuzuia mwingiliano.
Mtini 2. Mwonekano wa rangi wa ruwaza mbalimbali (vioo vya kuakisi vilivyo na mwonekano tofauti wa kuakisi) chini ya kuonekana na mwanga wa NIR, kama inavyoonekana kupitia mfumo wa glasi unaovaliwa uliounganishwa na tUCL. (Picha kutoka kwa timu ya Prof. XUE)
Mtini 3. UCL huwezesha mtazamo wa binadamu wa mwanga wa NIR katika vipimo vya muda, anga na kromatiki. (Picha kutoka kwa timu ya Prof. XUE)
Utafiti huu, ambao ulionyesha suluhu inayoweza kuvaliwa kwa maono ya NIR kwa binadamu kupitia UCLs, ulitoa uthibitisho wa dhana ya mwonekano wa rangi wa NIR na kufungua programu zinazoahidi katika usalama, kupambana na bidhaa ghushi, na matibabu ya upungufu wa kuona rangi.
Kiungo cha karatasi:https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.04.019
(Imeandikwa na XU Yehong, SHEN Xinyi, Iliyohaririwa na ZHAO Zheqian)
Muda wa kutuma: Juni-07-2025