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打一针就能看见红外线,中国科学家棋牌游戏app打造超能力鼠

作者:棋牌游戏app 发布时间:2020年06月27日 浏览: 7453
图片:Namita Nayyar

一直以来,科学界都认为只有极少数的动物能感知到近红外光,比如某些蛇, 昆虫和蝙蝠。而人类则必须通过特殊设备才能观测到近红外光。如今,科学家通过注射人造的的纳米颗粒,让小鼠也获得了感知近红外光的能力。这项突破性的进展于2月28日发表在国际期刊Cell上,作者是来自中国科学技术大学的薛天教授与美国马萨诸塞大学医学院的韩纲教授,他们将这些经实验改造的啮齿类动物称为 超级鼠 。

金属改变眼睛光谱

同为哺乳动物,小鼠和人的眼球在自然状态下都只能感知电磁波谱中极小的一段,准确的说就是波长在400纳米至700纳米之间的光。像紫外、红外这一类光波,不论小鼠还是人都看不到。薛天教授表示: 这主要是因为我们可见光谱范围不包括紫外和红外光, 由于我们眼球的特殊构造,角膜和晶状体会将光线中绝大部分的紫外光过滤掉,而红外光又太弱,无法激发眼内的感受器产生信号, 韩纲教授表示,他们一直在研究特殊的材料来打破这一限制。

Chris Murray是宾夕法尼亚大学的材料学家,他解释称,实验里所指的是一种称为 上转换 的纳米材料,其具有将低能量转换为高能量的特性。也就是说,这种纳米颗粒可以将低能量的不可见光激发成高能量的可见光。之所以这种纳米材料能实现特殊的作用,也是因为其是由一种特殊的元素——稀土金属构成,而稀土金属的一大特点就是能长期维持在激发态。

在经典的激发模型中,原子吸收到来自光子碰撞产生的能量,原子核周围规律旋转的电子会被激发进入高能态,但这种高能激发态只能维持很短的一瞬间。接着这个电子则再次回落到之前的轨道中,并释放另一个携带能量的光子。对于绝大多数元素来说,这个激发态维持过程只有数十亿分之一秒。

但是对稀土金属而言,这个激发态可以持续百万分之一秒甚或千分之一秒。这个时间看似也很短,但是已经足以让下一个光子进入原子之中并激发更多能量,这样能让激发态持续下去。Murray说: 这就好像爬波浪状的滑梯一样,稀土金属有更强的牵引力,因此你有足够的时间呆在第二级台阶上等待下一波能量的到来。 也就是说,稀土金属强大的牵引力,可以让同一阶梯上同时停留更多的光子,这些光子聚在一起,等到能量足够时将再产生一次激发。这使得稀土金属可以摄取多个远红外这样的低能态光子,然后以单个高能态的可见光子释放出来。

构建 超能力 颗粒

当韩纲把稀土金属的这一特性告诉薛天时,两人一下就意识到这种金属能解决一项大问题:假如这些稀土金属能够以纳米材料的方式整合到动物的眼球中,那岂不是有可能让原本不可见的红外光变成可见光吗?如果真能实现,红外视觉信号就能直接投射到视网膜上,并且还可以依此原理生产实用机械眼。他们当初也怀疑过这个想法的可行性,但是都坚持开展了下一步研究计划。

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