Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden (USTC) Prof. XUE Tian ve Prof. MA Yuqian liderliğindeki bir araştırma ekibi, birden fazla araştırma grubuyla iş birliği yaparak, yukarı dönüşümlü kontakt lensler (UCL'ler) aracılığıyla insan yakın kızılötesi (NIR) uzaysal-zamansal renk görüşünü başarıyla etkinleştirdi. Çalışma, 22 Mayıs 2025'te (EST) Cell dergisinde çevrimiçi olarak yayınlandı ve bir haber bülteninde yer aldı.Hücre Basın.
Doğada elektromanyetik dalgalar geniş bir dalga boyu aralığına yayılır, ancak insan gözü yalnızca görünür ışık olarak bilinen dar bir kısmı algılayabilir ve bu da spektrumun kırmızı ucunun ötesindeki NIR ışığını bizim için görünmez hale getirir.
Şekil 1. Elektromanyetik dalgalar ve görünür ışık spektrumu (Prof. XUE'nin ekibinden alınan görüntü)
2019 yılında, Prof. XUE Tian, MA Yuqian ve HAN Gang liderliğindeki bir ekip, hayvanların retinalarına yukarı dönüşümlü nanomalzemeler enjekte ederek çığır açan bir buluşa imza attı ve memelilerde ilk kez çıplak gözle NIR görüntülü görüş kabiliyetini mümkün kıldı. Ancak, göz içi enjeksiyonun insanlarda sınırlı uygulanabilirliği nedeniyle, bu teknolojinin temel zorluğu, invaziv olmayan yöntemlerle insanların NIR ışığını algılamasını sağlamaktır.
Polimer kompozitlerden yapılmış yumuşak, şeffaf kontakt lensler giyilebilir bir çözüm sunar, ancak UCL'lerin geliştirilmesi iki temel zorlukla karşı karşıyadır: yüksek dönüşümlü nanopartikül (UCNP) katkılaması gerektiren verimli bir yukarı dönüşüm kapasitesine ulaşmak ve yüksek şeffaflığı korumak. Ancak, nanopartiküllerin polimerlere dahil edilmesi, optik özelliklerini değiştirerek yüksek konsantrasyon ile optik berraklık arasında denge kurmayı zorlaştırır.
UCNP'lerin yüzey modifikasyonu ve kırılma indisi uyumlu polimerik malzemelerin taranması yoluyla araştırmacılar, görünür spektrumda %90'ın üzerinde şeffaflık sağlarken %7-9 UCNP entegrasyonu sağlayan UCL'ler geliştirdiler. Ayrıca, UCL'ler tatmin edici optik performans, hidrofiliklik ve biyouyumluluk gösterdi ve deneysel sonuçlar, hem fare modellerinin hem de insan kullanıcılarının yalnızca yakın kızılötesi ışığı tespit etmekle kalmayıp aynı zamanda zamansal frekanslarını da ayırt edebildiğini gösterdi.
Daha da etkileyici olanı, araştırma ekibinin UCL'lerle entegre giyilebilir bir gözlük sistemi tasarlaması ve geleneksel UCL'lerin kullanıcılara yalnızca kaba bir NIR görüntü algısı sağlaması sınırlamasını aşmak için optik görüntülemeyi optimize etmesidir. Bu gelişme, kullanıcıların NIR görüntülerini görünür ışık görüşüne benzer bir mekansal çözünürlükle algılamasını sağlayarak karmaşık NIR desenlerinin daha doğru bir şekilde tanınmasını sağlar.
Doğal ortamlardaki yaygın çok spektral NIR ışığıyla başa çıkmak için araştırmacılar, geleneksel UCNP'leri trikromatik UCNP'lerle değiştirerek trikromatik yukarı dönüşümlü kontakt lensler (tUCL'ler) geliştirdiler. Bu lensler, kullanıcıların üç farklı NIR dalga boyunu ayırt edebilmesini ve daha geniş bir NIR renk spektrumunu algılayabilmesini sağladı. tUCL'ler, renk, zaman ve mekan bilgilerini entegre ederek, çok boyutlu NIR kodlu verilerin hassas bir şekilde tanınmasını sağlayarak gelişmiş spektral seçicilik ve parazit önleme özellikleri sundu.
Şekil 2. tUCL'lerle entegre giyilebilir gözlük sistemi aracılığıyla bakıldığında, görünür ve yakın kızılötesi aydınlatma altında çeşitli desenlerin (farklı yansıma spektrumlarına sahip simüle edilmiş yansıtıcı aynalar) renk görünümü. (Prof. XUE ekibinden alınan görüntü)
Şekil 3. UCL'ler, insanların yakın kızılötesi ışığını zamansal, mekansal ve renksel boyutlarda algılamasını sağlar. (Prof. XUE ekibinden bir görüntü)
UCL'ler aracılığıyla insanlarda NIR görüşü için giyilebilir bir çözüm sunan bu çalışma, NIR renk görüşü için bir kavram kanıtı sağladı ve güvenlik, sahteciliğe karşı mücadele ve renk görme eksikliklerinin tedavisi gibi alanlarda umut verici uygulamaların önünü açtı.
Makale bağlantısı:https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.04.019
(Yazan: XU Yehong, SHEN Xinyi, Düzenleyen: ZHAO Zheqian)
Gönderi zamanı: 07 Haz 2025