夕陽(yáng)西沉，夜幕漸漸籠罩大地，萬(wàn)家燈火依次點(diǎn)起，映照著街市如同白晝。從城市中心往外輻射，行人漸漸稀少，路上的燈光也越來(lái)越稀疏。在偏遠(yuǎn)的農(nóng)村，很多小路甚至看不見(jiàn)一絲燈光，伸手不見(jiàn)五指。

“黑夜給了我一雙黑色的眼，我卻用它來(lái)尋找光明”。數(shù)萬(wàn)年來(lái)，在黑暗中尋找光明一直是人類(lèi)追尋的夢(mèng)想，遠(yuǎn)古時(shí)期的鉆木取火，農(nóng)耕時(shí)代的蠟燭、油燈，再到愛(ài)迪生發(fā)明的電燈泡，人類(lèi)的腳步從未停歇。前不久，科技取得新突破，或許能讓人類(lèi)具有紅外光感知能力，不借助任何外部光源，輕松實(shí)現(xiàn)夜間視物。

據(jù)悉，這次突破由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部薛天研究組與美國(guó)馬薩諸塞州州立大學(xué)醫(yī)學(xué)院韓綱研究組合作，結(jié)合視覺(jué)神經(jīng)生物醫(yī)學(xué)與創(chuàng)新納米技術(shù)，首次實(shí)現(xiàn)了動(dòng)物裸眼紅外光感知和紅外圖像視覺(jué)。

可見(jiàn)光與紅外光

色彩的多樣性讓這個(gè)世界充滿趣味，我們生活常見(jiàn)的有白、黑、銀、紅、藍(lán)、綠，可謂五彩斑斕。不過(guò)自然界中的光線遠(yuǎn)不止我們?nèi)庋劭吹降倪@些，還有波長(zhǎng)大于可見(jiàn)光的紅外線（＞0．76μm）和小于可見(jiàn)光的紫外線（＜0．4μm）。由于眼睛中的感光蛋白特性限制，人類(lèi)無(wú)法肉眼看見(jiàn)紅外線。而在動(dòng)物界中，也只有蛇類(lèi)等少數(shù)物種可以利用特殊器官的溫度感受器來(lái)探測(cè)到紅外線。為了“看見(jiàn)”紅外線，人們發(fā)明了以光電轉(zhuǎn)換和倍增技術(shù)為基礎(chǔ)的紅外夜視儀，以技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)了夜間視物。

紅外夜視儀讓人類(lèi)第一次在絕對(duì)黑暗環(huán)境下實(shí)現(xiàn)行動(dòng)自如，它的誕生拓展了人類(lèi)的視覺(jué)邊界。然而，紅外夜視儀有諸多缺陷，如笨重、佩戴后行動(dòng)不便、需要靠有限的電池供電、可能被強(qiáng)光過(guò)曝、同可見(jiàn)光環(huán)境不兼容等。一直以來(lái)，除了軍事領(lǐng)域以及部分民用暗訪領(lǐng)域，并不會(huì)有人主動(dòng)佩戴紅外夜視儀。

生活中，遇到困難我們找警察，而在科研領(lǐng)域，有困難就該科學(xué)家出場(chǎng)了。教科書(shū)上都說(shuō)紅外線是不可見(jiàn)的，但是華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在特定條件下，視網(wǎng)膜可以感受到紅外線。研究者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)激光器快速發(fā)射紅外光脈沖時(shí)，視網(wǎng)膜中的感光細(xì)胞有時(shí)會(huì)吸收雙倍的紅外能量，這時(shí)，人眼就能看見(jiàn)可見(jiàn)光譜之外的紅外光。

神奇的納米天線

華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的發(fā)現(xiàn)開(kāi)啟了全新的研究方向，即拋開(kāi)外界儀器，直接刺激人類(lèi)或其他動(dòng)物的眼球細(xì)胞，使其“看見(jiàn)”紅外光。人類(lèi)為何看不到紅外光？主要是由于紅外光光子能量較低。華盛頓大學(xué)的團(tuán)隊(duì)采納的方案是在視網(wǎng)膜中的色素連續(xù)快速地投射兩個(gè)波長(zhǎng)為 1000 納米的紅外光光子，這樣傳遞的能量與一個(gè)波長(zhǎng)為 500 納米的光子一次投射的能量相同。

薛天與韓綱的團(tuán)隊(duì)反其道行之，通過(guò)改變眼睛感光蛋白吸收能量閾值，使熱能更容易自發(fā)激發(fā)感光蛋白活性，實(shí)現(xiàn)看見(jiàn)紅外光。韓綱團(tuán)隊(duì)從事視覺(jué)研究多年，數(shù)年前成功發(fā)現(xiàn)一種納米材料，可以將近紅外光轉(zhuǎn)換成綠色可見(jiàn)光線。

為了將這種納米材料成功送到眼球表面，薛天與韓綱的團(tuán)隊(duì)合作，研究出一種特異表面修飾方法，使納米天線可以與感光細(xì)胞膜表面特異糖基分子緊密連接，從而牢牢地貼附在感光細(xì)胞表面。研究人員還將這種納米天線制成眼藥水，滴在實(shí)驗(yàn)室小白鼠眼球上，可以讓它們保持十天左右感知紅外線能力。經(jīng)過(guò)多種視覺(jué)神經(jīng)生理實(shí)驗(yàn)，研究人員發(fā)現(xiàn)小白鼠甚至能分辨復(fù)雜的紅外圖像。若是能將這項(xiàng)納米天線技術(shù)應(yīng)用到人類(lèi)身上，我們眼中的黑夜將一片光明。

在我們身邊，有這樣一群人，他們白天的時(shí)候視力正常，一到晚上，在沒(méi)有燈光的地方，就看不見(jiàn)東西了，就像失明一樣。還有一群人，紅色與綠色混在一起就分不清楚。前者是夜盲癥，后者是色盲，平常生活中，這些患者不在少數(shù)。

納米天線技術(shù)或許可以成為這些人的救星，通過(guò)光子能量的改變，紅外光可以轉(zhuǎn)化成綠色可見(jiàn)光線，夜間可以清楚看到各種景象，紅綠色盲的視覺(jué)感知波譜缺陷也會(huì)被修復(fù)。除此之外，納米天線可視紅外光技術(shù)的應(yīng)用范圍還有很多，比如眼底藥物的局部緩釋、光控藥物釋放等。如今，這項(xiàng)技術(shù)還處在實(shí)驗(yàn)室階段，在人類(lèi)身上使用會(huì)不會(huì)有副作用還未可知。希望科研人員能多加努力，早日克服障礙，讓我們感受一下“黑夜如白晝”的景象！