然而红外线广泛地存在于自然界中，对其探测感知将帮助我们获取超过可见光谱范围的信息。为此人们发明了以光电转换和光电倍增技术为基础的红外夜视仪，但是这样的红外夜视仪有一系列缺陷，比如通常比较笨重佩戴后行动不方便、需要靠有限的电池供电、可能被强光过曝、同可见光环境不兼容等。
为解决上述问题并发展裸眼无源红外视觉拓展技术，中国科大薛天教授研究组同美国马萨诸塞州州立大学医学院韩纲教授研究组合作，尝试利用一种可吸收红外光发出可见光的上转换纳米材料，导入动物视网膜中以实现红外视觉感知。体外感光细胞单细胞光电生理记录证实这种纳米材料确实可以吸收红外光后激发小鼠视杆细胞电活动。为了缩短纳米颗粒与感光细胞的距离，从而提高红外敏感度，并使纳米颗粒能够长时间留存在视网膜感光细胞层，研究人员发展了一种特异表面修饰方法，使其可以与感光细胞膜表面特异糖基分子紧密连接，从而牢牢地贴附在感光细胞感光外段的表面（图2）。这样修饰后的纳米颗粒成为一种隐蔽的、无需外界供能的“纳米天线”，研究人员给这种内置的“纳米天线”命名为pbUCNPs (photoreceptor-binding Upconversion Nanoparticles), 即视网膜感光细胞特异结合的上转换纳米颗粒。
研究人员通过多种神经视觉生理实验，从单细胞电生理记录，在体视网膜电图（ERG）和视觉诱发电位（VEP），到多层面的视觉行为学实验，证明了从外周感光细胞到大脑视觉中枢，视网膜下腔注射pbUCNP纳米颗粒的小鼠不仅获得感知红外线的能力，还可以分辨复杂的红外图像（图3）。值得指出的是，在获得红外视觉的同时，小鼠的可见光视觉没有受到影响。而且令人兴奋的是，动物可以同时看到可见光与红外光图像。同时研究人员发现pbUCNPs纳米材料具有良好的生物相容性，从分子、细胞到组织器官以及动物行为的检验证明，pbUCNPs纳米材料可长期存在于动物视网膜中发挥作用，而对视网膜及动物视觉能力均没有明显负面影响。这些结果清晰地表明，此项技术有效地拓展了动物的视觉波谱范围，首次实现裸眼无源的红外图像视觉感知，突破了自然界赋予动物的视觉感知物理极限。
为解决上述问题并发展裸眼无源红外视觉拓展技术，中国科大薛天教授研究组同美国马萨诸塞州州立大学医学院韩纲教授研究组合作，尝试利用一种可吸收红外光发出可见光的上转换纳米材料，导入动物视网膜中以实现红外视觉感知。体外感光细胞单细胞光电生理记录证实这种纳米材料确实可以吸收红外光后激发小鼠视杆细胞电活动。为了缩短纳米颗粒与感光细胞的距离，从而提高红外敏感度，并使纳米颗粒能够长时间留存在视网膜感光细胞层，研究人员发展了一种特异表面修饰方法，使其可以与感光细胞膜表面特异糖基分子紧密连接，从而牢牢地贴附在感光细胞感光外段的表面（图2）。这样修饰后的纳米颗粒成为一种隐蔽的、无需外界供能的“纳米天线”，研究人员给这种内置的“纳米天线”命名为pbUCNPs (photoreceptor-binding Upconversion Nanoparticles), 即视网膜感光细胞特异结合的上转换纳米颗粒。
研究人员通过多种神经视觉生理实验，从单细胞电生理记录，在体视网膜电图（ERG）和视觉诱发电位（VEP），到多层面的视觉行为学实验，证明了从外周感光细胞到大脑视觉中枢，视网膜下腔注射pbUCNP纳米颗粒的小鼠不仅获得感知红外线的能力，还可以分辨复杂的红外图像（图3）。值得指出的是，在获得红外视觉的同时，小鼠的可见光视觉没有受到影响。而且令人兴奋的是，动物可以同时看到可见光与红外光图像。同时研究人员发现pbUCNPs纳米材料具有良好的生物相容性，从分子、细胞到组织器官以及动物行为的检验证明，pbUCNPs纳米材料可长期存在于动物视网膜中发挥作用，而对视网膜及动物视觉能力均没有明显负面影响。这些结果清晰地表明，此项技术有效地拓展了动物的视觉波谱范围，首次实现裸眼无源的红外图像视觉感知，突破了自然界赋予动物的视觉感知物理极限。
