[高分子材料] 人眼也能看见红外光？中科大科学家首次实现裸眼红外光感知和红外图像视觉能力
红外和可见光特点
红外和可见光特点红外光和可见光在我们的日常生活中都有各种应用，比如被红外光感应的传感器可以用来控制自动门，而可见光则可以让我们看清楚周围的环境。
然而，这两种光线的特点是有很大差别的，本文将详细介绍红外光和可见光的特点。
一、红外光的特点红外光是一种电磁辐射，波长范围为0.75到1000微米，因此不能被人眼直接看到。
下面我们来了解红外光的一些突出特点：1. 红外光无法被人眼识别由于红外光的波长比可见光长，无法被人眼直接识别。
然而，我们可以通过红外光谱仪器来检测并测量红外光。
红外光谱有广泛的应用，例如：检测食品中的营养成分和污染物等。
2. 红外光可以穿透一些物体与可见光相比，红外光波长长，能够穿透一些物体，例如塑料和纸张。
这使得红外线能够应用在计量和检测具有一定厚度的物品上面。
3. 红外光能够被身体和物体辐射出来不同的物体，包括人体，都能够辐射出不同波长的红外线。
这一特性可用于诊断人体疾病、热成像等领域。
二、可见光的特点可见光波长范围在400到700纳米之间，由紫、蓝、绿、黄、橙和红6种颜色构成，它们有着自己特殊的特点。
1. 可见光是可以被人眼识别的由于可见光波长的特殊范围，我们可以直接看到它，因此它被称为可见光。
人们通过眼睛来感知光线，并分辨出各种颜色。
可见光的波长与眼睛的感应波长相同，因此人们对它的感应度最高。
2. 可见光能够照亮我们的环境人类在漫长的进化过程中，获得了依赖可见光的能力。
可见光让我们能够看清楚周围的环境，这对我们来说是非常重要的，因为它帮助我们判断方向，避免危险等。
3. 可见光被阻挡会产生反射可见光在物体表面遇到障碍时，部分光线将被反射回来。
这就是为什么我们可以看到物体的原因。
同时，反射的变化也能够引起一些有趣的现象，例如水的折射和天空的颜色。
总结总的来说，红外光和可见光有各自不同的特性和应用。
随着科学技术的发展，研究新的光学现象和开发新的应用领域也将不断增加。
掌握这些重要的特点，有助于我们更好地理解和使用它们。
神通广大的红外线
神通广大的红外线神通广大的红外线红外线是一种人的肉眼看不见的光线，最近二三十年来，初露头角的红外技术，在各个领域里获得了广泛的应用。
开始应用到生产上，并形成了一门崭新的技术―红外技术。
1800年，英国科学家海谢尔做了一个实验，他把阳光分成彩色光带以后，用温度计来丈量各种光的温度，发现了一个希奇的现象：靠近太阳光深红色光外的不可见部分，温度竟比红光还高。
这是一个意外的发现。
由于以前只知道太阳光有七色，至于在七色之外的黑暗中还存在着什么物质，是不清楚的。
于是，海谢尔设想在太阳的辐射中，除了可见光以外，一定还包含着一种人的肉眼看不见的辐射。
后来经过实验证实：这种辐射还存在于其他物体发出的辐射中。
当时，人们就称它为"不可见辐射"。
由于这种"不可见辐射"是在红光的外边发现的，所以，后来就称它为红外辐射，又叫它红外线。
1887年，人们在实验室中成功地产生了红外线，使人们熟悉到：可见光、红外线和无线电波在本质上都是一样的。
到了20世纪，由于生产实践的需要，推动了各项新技术的发展，红外科学也从实验室走出来，开始应用到生产上，并形成了一门崭新的技术―红外技术。
最近二三十年来，初露头角的红外技术，在各个领域里获得了广泛的应用。
红外线比红光具有更大的热作用，穿透能力也很强，用它来烘干东西既快又好。
因此人们经常利用它来干燥飞机、轮船和汽车的油漆。
过往，自然干燥经常使油漆物的表面形成一个硬壳，里面的湿气散发不出往，形成一个气泡，影响油漆质量。
利用红外线干燥油漆，就没有这个弊病了。
红外线穿透能力很强，可以利用它来染合成纤维织物。
比如，红外线高温渗透到锦纶织物内部以后，会使锦纶织物的结构发生变化，使得颜料很轻易进到纤维内部，把颜料固定在织物上，并把它烘干。
这样，人们就能利用红外线把锦纶织物染成各种鲜艳的颜色。
红外线是一种人的肉眼看不见的光线，可以利用它组成一道看不见的防线。
为了做好仓库的防护工作，可以借助于反光镜，将红外线巧妙地围着仓库绕一圈，然后投射到一只能感受红外线照射的光电管上，让光电管发出电流来。
科学家研究新技术激活人眼 或能看见红外光
科学家研究新技术激活人眼或能看见红外光北京时间12月4日消息，任何一本科学教科书可能都会写道人类看不见红外光。
例如X射线、无线电波和红外光波等不可见光都超出了可见光谱的范围。
然而，由医学专家带领的一支国际科学家小组发现在某些特定的情况下，人眼或可能可以感知到红外光。
在某些特定的情况下，人眼或可能可以感知到红外光。
利用老鼠和人类的视网膜细胞，以及能够释放红外光脉冲的强大激光，研究人员发现当激光高速发送脉冲时，视网膜里的感光细胞有时候能够接收到红外能量的击打。
当这一情况发生时，人眼能够检测位于可见光范围以外的光。
“借助这些实验结果，我们试图研发一种新型工具，使得医师不仅可以检测双眼，还能够刺激视网膜的特定部分以确定视网膜功能是否正常，”科学家这样说道。
“我们希望这项发现最终将产生某些实际的应用。
”这项研究始于研究小组里的某些科学家报告称在利用红外激光工作时偶尔会看到绿色闪光。
与演讲厅和玩具里使用的激光指示器有所不同，科学家们使用的强大红外激光会释放出人眼不可见的光波。
“他们能够偶尔看见超出正常可见范围的激光，我们想要查明他们是如何感知本来不可见的光，”研究首席科学家这样说道。
科学家和同事查阅了科研文献并重新审阅了有关看到红外光的报告。
他们重复进行了据称看到红外光的实验，并分析了不同激光释放出的光以调查红外光有时为什么以及如何变得可见。
“我们对发送相同数量光子但时长不同的激光脉冲进行了实验，结果发现脉冲越短，它被人看见的可能性越大，” 温贝格解释道。
“尽管脉冲之间的间隔非常短，肉眼无法察觉，但这些脉冲的存在对于人眼看见这些不可见光而言非常重要。
”一般来说，光子被视网膜吸收后，后者会创造一个名为感光色素的分子，并开始将光转化为视觉的过程。
在标准视觉里，大量感光色素里的每一个色素会吸收一个光子。
而脉冲频率较高的激光的短脉冲里堆积的大量光子使得单一色素一次吸收两个光子变为可能，而两个光子结合的能量足以激活色素从而使得研究人员能够看到正常情况下不可见的光。
肉眼也能看见红外线
肉眼也能看见红外线肉眼也能看见红外线肉眼也能看见红外线所有的教科书都说红外线是不可见的。
因为红外光波像X射线和无线电波一样在可见光光谱之外。
但是华盛顿大学医学院(Washington University School of Medicine)的科学家领导的全球性研究发现，在特定条件下，视网膜可以感受到红外线。
利用小鼠和人类的视网膜细胞以及发射红外光脉冲的强大激光器，研究者发现，当激光器快速发射红外光脉冲时，视网膜中的感光细胞有时会吸收双倍的红外能量，这时，人眼就能看见可见光谱之外的光。
华盛顿大学眼科和视觉科学系(Department of Ophthalmology and Visual Sciences)副教授、高级研究员Vladimir J Kefalov说：“我们正在试图使用实验成果开发新的工具。
医生不仅能用这个工具检查眼睛，还能用它刺激视网膜的特定部位来检查视网膜是否正常。
我们希望这个发现最终能投入实际应用。
”该发现刊登于2014年12月1日的Proceedings of the National Academy of Sciences(PNAS)网络版。
合作者包括来自克利夫兰、波兰、瑞士和挪威的`科学家。
该研究的一位科学家报告说在使用红外线时偶尔会看见有绿光闪烁，遂启动该项研究。
不同于在教室用的激光笔或激光玩具，科学家使用的强大红外激光器发射的光波人眼本该是看不见的。
图片说明：FransVinberg博士(左)和Vladimir J. Kefalov博士坐在他们开发的工具前，用这个工具他们能够探测视网膜细胞和光色素分子的感光反应。
图片来源：Robert Boston研究的第一作者之一、华盛顿大学眼科及视觉科学系博士后研究员Frans Vinberg博士说：“他们能看见正常可见光范围之外的激光，所以我们想知道他们如何感受这些本应不可见的光。
”Vinberg、Kefalov和同事们一起翻阅了可见红外光的科学文献和报告。
多发性硬化：近四成患者被误诊
资讯哺乳动物红外视觉能力首次被实现3TCM HEALTHY LIFE -NURTURING （以上资讯摘编自新华网、人民网、《中国中医药报》）拥有一双“夜眼”，就能在夜间看清物体，这个梦想即将变成现实。
日前，中国科学技术大学生命科学与医学部薛天教授研究组与美国马萨诸塞州州立大学医学院韩纲教授研究组合作，结合视觉神经生物医学与创新纳米技术，首次实现动物裸眼红外光感知和红外图像视觉能力，突破了自然界赋予动物的视觉感知物理极限。
这项技术不仅能赋予我们超级视觉能力，通过开发具有不同吸收和发射光谱参数的纳米材料，还有可能辅助修复与视觉感知波谱缺陷相关的疾病，例如红色色盲。
这种新型的可与感光细胞紧密结合的纳米修饰技术还可以被赋予更多的创新性功能，例如眼底药物的局部缓释，光控药物释放等。
多种应用拓展已经在相关实验室展开。
多发性硬化是神经系统一种自身免疫性、终身性疾病，出现的症状有肢体麻木、眩晕、奇痒、易疲劳、视力模糊等。
2018年5月，我国公布《第一批罕见病目录》，多发性硬化等121种罕见病被纳入其中。
专家提醒，多发性硬化早期症状复杂，我国约有38%的患者被误诊为其他疾病。
多发性硬化早期症状较复杂、缺乏特异性，很容易被误诊为脑血管病、脊髓病等疾病，如未及时规范诊治，病情大多逐步加重，最终导致残废、失明。
多发性硬化可以通过药物治疗有效降低致残率、延缓残疾进展。
目前，我国约有3万名多发性硬化患者。
多发性硬化：近四成患者被误诊近日，中国农业大学理学院教授王鹏课题组研究发现有机磷农药会导致肥胖及胰岛素抵抗性，并揭示了相关致病机制。
课题组相关负责人介绍，长期暴露有机磷农药毒死蜱会导致胰岛素抵抗性及肥胖，其机制主要有两方面，第一，毒死蜱通过食物进入消化系统后，首先能够破坏肠道完整性，使得进入血液内毒素的量增加，引发低度炎症，进而导致胰岛素抗性及肥胖；第二，毒死蜱可以改变肠道中的菌群组成，这种被改变的肠道菌群组成会反作用于宿主，加重机体胰岛素抵抗性及肥胖的症状。
人体红外检测原理
人体红外检测原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊人体红外检测原理这玩意儿，可神奇啦！你想想看啊，咱人本身不就会散发出热量嘛，就像个小火炉似的。
这人体红外检测啊，就好比有双特别的眼睛，能看到这些热量呢！它就专门盯着那些红外线，这些红外线就像是我们身上散发出来的信号。
比如说，晚上你抹黑回家，一到家门口，灯“啪”地就亮了，不用你到处找开关，多方便呀！这就是人体红外检测在起作用呢。
它能感觉到你这个大活人走近啦，然后就赶紧发出信号让灯亮起来，就好像它在跟灯说：“嘿，主人回来啦，快亮起来迎接呀！”再想想看，那些自动门也是一样的道理呀。
你走到跟前，门就自动打开了，是不是感觉特别神奇？这都是人体红外检测的功劳呢。
它能迅速捕捉到你的存在，然后指挥门乖乖打开，就像是个特别听话的小跟班。
其实啊，人体红外检测原理也不难理解。
就好像你在大冬天能感觉到谁靠近你带来了一股热气一样，它也能察觉到人体散发的红外线。
而且它可机灵了，不会随便被别的东西骗到。
只有真正的人体红外线才能让它行动起来。
你说这人体红外检测像不像个聪明的小侦探？专门寻找人体红外线这个线索呢！它在很多地方都大显身手呢，给我们的生活带来了好多便利。
在一些商场、办公楼里，它能帮忙控制灯光和空调，这样不就省了好多电嘛。
而且啊，你想想，如果没有人体红外检测，那我们得不停地开关灯、开关门，多麻烦呀！有了它，一切都变得轻松多啦。
哎呀，人体红外检测这东西真的是太好用啦！它让我们的生活变得更加智能、更加方便。
真希望它能在更多的地方发挥作用，让我们的生活变得越来越好。
这就是人体红外检测原理，是不是很有趣呀？原创不易，请尊重原创，谢谢!。
遮挡可见光透过红外线的原理
遮挡可见光透过红外线的原理
随着科技的不断发展，人们对于红外线的应用越来越广泛。
红外线可以用于夜视仪、红外线热成像仪、红外线测温仪等领域。
但是，红外线的透过性也给人们带来了一些问题，比如在使用红外线热成像仪时，可见光会影响到红外线的成像效果。
因此，如何遮挡可见光透过红外线成为了一个重要的问题。
我们需要了解可见光和红外线的区别。
可见光是人眼可以看到的光线，波长范围在400-700纳米之间。
而红外线是人眼无法看到的光线，波长范围在700纳米到1毫米之间。
因此，我们需要找到一种材料，可以遮挡可见光，但是可以让红外线透过。
市面上有一种叫做红外线透过滤光片的材料，可以实现这个目的。
这种材料是由多层薄膜组成的，每一层薄膜的厚度和折射率都不同。
当可见光和红外线穿过这些薄膜时，可见光会被反射和吸收，而红外线则可以透过。
因此，这种材料可以遮挡可见光透过红外线。
除了红外线透过滤光片，还有其他的材料可以实现遮挡可见光透过红外线的效果。
比如，一些金属材料，如铝、银、钨等，可以反射可见光，但是对于红外线的透过性较好。
另外，一些特殊的玻璃材料，如硅玻璃、钠玻璃等，也可以实现这个效果。
遮挡可见光透过红外线的原理是利用材料的特殊性质，如反射、吸收、透过等，来实现对可见光和红外线的分离。
这种技术在红外线
应用领域中具有重要的意义，可以提高红外线成像的质量和精度。
红外光电传感器原理
红外光电传感器原理红外光电传感器是一种能够感知红外线的光电传感器，它可以将接收到的红外线信号转换成电信号，从而实现对红外线的探测和测量。
红外光电传感器的工作原理主要基于红外线的特性和光电效应，下面将详细介绍红外光电传感器的工作原理。
首先，红外光电传感器的工作原理基于红外线的特性。
红外线是一种电磁波，它的波长在可见光波长的下方，因此人眼无法直接看到红外线。
红外线具有很强的穿透能力，能够穿透一些物体表面并被物体内部吸收或反射。
红外光电传感器利用这一特性，可以在没有直接接触物体的情况下，通过探测红外线的反射或吸收来实现对物体的检测和测量。
其次，红外光电传感器的工作原理基于光电效应。
光电效应是指当光线照射到一些特定材料表面时，会产生光生电子，从而产生电流或电压。
红外光电传感器利用光电效应，可以将接收到的红外线转换成电信号。
当红外线照射到红外光电传感器的光敏元件上时，光敏元件会产生光生电子，并产生相应的电信号。
通过测量这一电信号的变化，可以实现对红外线的探测和测量。
此外，红外光电传感器的工作原理还涉及红外线的发射和接收。
一般来说，红外光电传感器包括红外线发射器和红外线接收器两部分。
红外线发射器会发射一定频率的红外线，而红外线接收器则会接收并转换这些红外线。
通过测量红外线的发射和接收，可以实现对物体的探测和测量。
总的来说，红外光电传感器的工作原理主要基于红外线的特性和光电效应，通过对红外线的发射和接收，以及光敏元件的光电效应，实现对红外线的探测和测量。
红外光电传感器在工业自动化、安防监控、消费电子等领域具有广泛的应用，它的工作原理对于理解和应用红外光电传感器具有重要意义。
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人眼也能看见红外光？中科大科学家首次实现裸眼红外光感知和红外图像视觉能力
中国科学技术大学生命科学与医学部薛天教授研究组与美国马萨诸塞州州立大学医学院（University of Massachusetts Medical School）韩纲教授研究组合作，结合视觉神经生物医学与创新纳米技术，首次实现动物裸眼红外光感知和红外图像视觉能力。
该研究成果于2019年2月28日（美东时间）在线发表于国际顶级期刊《Cell》上，并被《Cell》杂志选为本期唯一科普视频进行重点推广。
自然界中电磁波波谱范围很广，以波长划分由短至长包括γ射线、X射线、UV光、可见光、红外线、微波、无线电波等。
能被我们眼睛感受的可见光只占电磁波谱里很小的一部分（图1），这是由眼睛视网膜里感光细胞中的感光蛋白所固有的物理化学特性所决定的。
对于>700nm的红外光，由于其光子能量较低，感光蛋白（opsin）必须降低其吸收能量阈值才能够吸收感知红外光子，然而过低的能量阈值会使热能更容易自发激发感光蛋白，从而影响探测信噪比。
因此，在生物进化历程中没有出现任何基于感光蛋白的能够感知超过700nm的红外光的动物感光细胞，更无法在大脑中形成红外光图像视觉。
（个别动物如部分蛇类的红外线感知能力是通过温度感知实现的）
图1. 电磁波和可见光波谱
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。
图2. 创新的上转换纳米颗粒修饰技术及其在视网膜的功能实现
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。
图3. 从不同水平证明注射小鼠获得红外图像视觉
这项技术不仅能赋予我们超级视觉能力，通过开发具有不同吸收和发射光谱参数的纳米材料，还有可能辅助修复视觉感知波谱缺陷相关疾病，例如红色色盲。
这种新型的可与感光细胞紧密结合的纳米修饰技术还可以被赋予更多的创新性功能，如眼底药物的局部缓释、光控药物释放等。
更多的生物医学创新将在理工医交叉融合的推动下结出硕果。
中国科大生医部生命学院博士生马玉乾、特聘教授鲍进以及美国韩纲研究组张原玮博士为该论文的共同第一作者。
中国科大薛天教授为首要通讯作者（Lead Contact），鲍进教授、韩纲教授为论文的共同通讯作者。
中国科学技术大学为本项工作的第一作者和最后通讯作者单位。
该研究得到基金委医学部眼科相关“神经性
视觉损伤与修复的机制研究”重大项目、优秀青年基金、科技部国家重点基础研究发展计划、中科院战略性先导科技专项（B）类资助。
该课题也是国际科研资助机构“人类前沿科学计划 (Human Frontier Science Program)”的青年科学家资助项目。
该工作还得到中国科学技术大学工程科学学院王秋平课题组、姜洪源课题组以及化学和材料科学学院吴宇恩课题组的仪器与技术支持。
论文链接：
来源：中国科技大学
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