Mae tîm ymchwil dan arweiniad yr Athro XUE Tian a'r Athro MA Yuqian o Brifysgol Gwyddoniaeth a Thechnoleg Tsieina (USTC), mewn cydweithrediad â nifer o grwpiau ymchwil, wedi llwyddo i alluogi gweledigaeth lliw gofod-amserol agos-is-goch (NIR) dynol trwy lensys cyswllt trosi i fyny (UCLs). Cyhoeddwyd yr astudiaeth ar-lein yn Cell ar Fai 22, 2025 (EST), ac fe'i nodweddwyd mewn datganiad i'r wasg ganGwasg Celloedd.
Yng nghyd-destun natur, mae tonnau electromagnetig yn rhychwantu ystod eang o donfeddi, ond dim ond cyfran gul o'r enw golau gweladwy y gall y llygad dynol ei chanfod, gan wneud golau NIR y tu hwnt i ben coch y sbectrwm yn anweledig i ni.
Ffig. Tonnau electromagnetig a sbectrwm golau gweladwy (Delwedd gan dîm yr Athro XUE)
Yn 2019, cyflawnodd tîm dan arweiniad yr Athro XUE Tian, MA Yuqian, a HAN Gang ddatblygiad arloesol drwy chwistrellu nanoddeunyddiau trosi i fyny i retina anifeiliaid, gan alluogi'r gallu gweledigaeth delwedd NIR llygad noeth cyntaf erioed mewn mamaliaid. Fodd bynnag, oherwydd cymhwysedd cyfyngedig chwistrelliad mewnwytryal mewn bodau dynol, yr her allweddol i'r dechnoleg hon yw galluogi canfyddiad dynol o olau NIR trwy ddulliau anfewnwthiol.
Mae lensys cyswllt tryloyw meddal wedi'u gwneud o gyfansoddion polymer yn darparu datrysiad y gellir ei wisgo, ond mae datblygu UCLs yn wynebu dau brif her: cyflawni gallu trosi i fyny effeithlon, sy'n gofyn am dopio nanoronynnau trosi i fyny uchel (UCNPs), a chynnal tryloywder uchel. Fodd bynnag, mae ymgorffori nanoronynnau mewn polymerau yn newid eu priodweddau optegol, gan ei gwneud hi'n anodd cydbwyso crynodiad uchel ag eglurder optegol.
Drwy addasu arwyneb UCNPs a sgrinio deunyddiau polymerig sy'n cyfateb i'r mynegai plygiannol, datblygodd ymchwilwyr UCLs gan gyflawni integreiddio UCNP o 7–9% wrth gynnal dros 90% o dryloywder yn y sbectrwm gweladwy. Ar ben hynny, dangosodd UCLs berfformiad optegol boddhaol, hydroffiligrwydd, a biogydnawsedd, gyda chanlyniadau arbrofol yn dangos y gallai modelau murine a gwisgwyr dynol nid yn unig ganfod golau NIR ond hefyd wahaniaethu ei amleddau amserol.
Yn fwy trawiadol, dyluniodd y tîm ymchwil system sbectol wisgadwy wedi'i hintegreiddio ag UCLs ac optimeiddio delweddu optegol i oresgyn y cyfyngiad bod UCLs confensiynol ond yn rhoi canfyddiad bras o ddelweddau NIR i ddefnyddwyr. Mae'r datblygiad hwn yn galluogi defnyddwyr i ganfod delweddau NIR gyda datrysiad gofodol tebyg i weledigaeth golau gweladwy, gan ganiatáu adnabod patrymau NIR cymhleth yn fwy cywir.
Er mwyn ymdopi ymhellach â phresenoldeb eang golau NIR aml-sbectrol mewn amgylcheddau naturiol, disodlodd ymchwilwyr UCNPs traddodiadol ag UCNPs tricromatig i ddatblygu lensys cyswllt trosi i fyny tricromatig (tUCLs), a oedd yn galluogi defnyddwyr i wahaniaethu rhwng tair tonfedd NIR gwahanol a chanfod sbectrwm lliw NIR ehangach. Trwy integreiddio gwybodaeth lliw, amserol a gofodol, roedd tUCLs yn caniatáu adnabod data aml-ddimensiwn wedi'i amgodio gan NIR yn fanwl gywir, gan gynnig detholiad sbectrol gwell a galluoedd gwrth-ymyrraeth.
Ffig. 2. Ymddangosiad lliw gwahanol batrymau (drychau adlewyrchol wedi'u efelychu â sbectrwm adlewyrchol gwahanol) o dan oleuadau gweladwy ac NIR, fel y'u gwelir trwy'r system sbectol wisgadwy wedi'i hintegreiddio â tUCLs. (Delwedd gan dîm yr Athro XUE)
Ffig. 3. Mae UCLs yn galluogi canfyddiad dynol o olau NIR mewn dimensiynau amserol, gofodol a chromatig. (Delwedd gan dîm yr Athro XUE)
Darparodd yr astudiaeth hon, a ddangosodd ddatrysiad gwisgadwy ar gyfer golwg NIR mewn bodau dynol trwy UCLs, brawf o gysyniad ar gyfer golwg lliw NIR ac agorodd gymwysiadau addawol mewn diogelwch, gwrth-ffugio, a thrin diffygion golwg lliw.
Dolen papur:https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.04.019
(Ysgrifennwyd gan XU Yehong, SHEN Xinyi, Golygwyd gan ZHAO Zheqian)
Amser postio: Mehefin-07-2025