在日常生活中,我们的肉眼只能看到波长在400到700纳米之间的可见光。也就是说,再强的红外线、再丰富的光信号,只要超过了700纳米,就像不存在一样,人类“天生”看不到。然而,近红外光(NIR)并不是无足轻重的,它广泛存在于自然界、医疗成像、安防监控和夜视系统中,蕴含着大量有价值的信息。
想象一下,如果有一种材料,可以帮助我们像猫头鹰一样,在黑暗中“看”见红外光,甚至还能分辨出不同红外波长的颜色,那将会是一项划时代的科技进步。而NaGdF₄:Yb³⁺,Er³⁺(简称UCNPs)正是实现这一梦想的关键材料。
NaGdF₄:Yb,Er这类材料被称为“上转换纳米颗粒”。它们最神奇的地方在于,能把我们看不见的低能量近红外光“转换”成肉眼可见的高能量可见光——就像魔术一样,把不可见变为可见。
在这一类UCNPs中,钇(Yb³⁺)负责吸收近红外光能量,而铒(Er³⁺)则将这些能量逐级“激活”,最终释放出绿色或红色的可见光。得益于NaGdF₄这种母体晶格的稳定结构,它们可以高效、稳定地完成这一“发光魔术”,而且能嵌入到柔软透明的材料中,如隐形眼镜。
在这一领域,中新康明具备成熟的上转换纳米颗粒制备和定制能力,包括经典配方及多种表面改性版本,能够根据不同应用需求进行粒径调控、功能基团引入等深度开发。目前,我们已实现多种UCNPs材料的大批量稳定生产和供应,为科研和产业化落地提供坚实的材料保障。
科学家们尝试将这种神奇的纳米颗粒“藏”进隐形眼镜里,做成一种叫做UCLs(Upconversion Contact Lenses)的新型材料。乍一听像是科幻电影里的设定,但这项技术已经在动物实验和初步人类实验中取得了突破性进展。
实验发现,佩戴这类隐形眼镜的小鼠,不仅能感知近红外光,还能“看到”红外光组成的图案。而在人类测试中,佩戴UCLs的志愿者也在黑暗环境下成功识别了NIR图像,闭上眼也能“感觉”到红外的存在——灵敏度提升了将近4倍。更惊艳的是,通过三种不同颜色的UCNPs组合,红外世界也能拥有“彩色”,真正做到让人类用肉眼识别红外“红绿蓝”。
你也许会问,这项技术除了“酷炫”,实际有什么用?答案是:太多了。
在安防领域,它可以让巡逻人员在黑夜中无需手持夜视仪,也能识别红外线中的危险信号;在医疗诊断中,红外成像配合这类隐形眼镜,将有望实现非侵入式的健康检测;甚至在未来的智能穿戴设备中,UCLs也能作为人机交互的一部分,实现更自然、更隐蔽的信息获取方式。
对于科研人员来说,NaGdF₄:Yb,Er这种UCNPs是个“宝藏材料”,不仅性能稳定、光学输出强,而且可调性高,能通过设计不同离子比例,实现不同颜色或强度的发光。而在产业端,UCNPs的应用也正在从实验室走向现实设备,向市场释放真正的价值。
NaGdF₄:Yb,Er上转换纳米颗粒,正在打开一扇“看见不可见”的新窗口。它不仅让我们对红外光有了感知的可能,也带来了视觉技术的新一轮升级。如果你也正在探索红外感知、光子医疗或先进成像相关领域,欢迎联系中新康明——我们期待与您共同拓展这片属于“看不见”的未来蓝海。