2025年6月6日，中国科学院上海技术物理研究所胡伟达研究员团队，联合复旦大学集成电路与微纳电子创新学院周鹏/王水源团队、脑科学研究院张嘉漪/颜彪团队，开发出全球首款光谱覆盖范围极广的可植入视觉假体。该假体无需依赖任何外部设备，即可使失明动物模型恢复可见光视觉能力，并赋予其感知红外光甚至识别红外图案的“超视觉”功能。相关成果以《碲纳米线视网膜假体增强失明视觉》为题发表于国际顶刊《科学》（Science,2025,388,eadu2987）。
当前，全球有超过2亿的视网膜变性（感光细胞死亡）患者，无法看到多彩的世界。近年来，学术界一直在探索通过人工的方法进行视觉修复，如利用光电二极管的技术路线制备可植入的视网膜假体。但该方法制备工艺十分复杂，且感知的光谱波段范围有限。而引入红外视觉，能够使得人类拥有感知弱光信号的能力。
经过反复的摸索和尝试，研究团队研制出能够进行高效光电转换、宽谱响应、安全植入的碲纳米线网络（TeNWNs）视网膜假体。该TeNWNs假体能够在无需外接电源供应情况下，在生物视网膜中代替凋亡感光细胞，自发将光信号转化为电信号，进而直接激活视网膜上尚存活的神经细胞。该TeNWNs假体融合了“仿生修复”与“功能拓展”的双重特性，其光谱覆盖范围为470-1550纳米，横跨可见光至近红外II区。通过一次微创且可逆的视网膜下植入手术，不仅可以修复可见光视觉，还能将视觉感知拓展至特定红外波长范围。在成功让实验室里的失明小鼠重新获得对可见光感知能力的基础上，研究团队进一步在非人灵长类动物（食蟹猴）模型上进行了验证。更令人瞩目的是，同样实现了无损可见视觉前提下的红外视觉拓展。该工作有望突破现有视觉修复技术的局限，为人类拓展红外视觉、探索新型视觉感知模态开辟临床转化路径。
胡伟达研究员团队长期专注于新型低维材料红外探测器及其前沿应用领域。2000年起，该团队相继研究了基于碲材料的中红外偏振探测器及其偏振成像应用（Nature Communications,2020,11,2308）；搭建用于生长低维碲等新型窄禁带半导体材料的先进实验平台，深入探索了基于化学气相沉积法的低维碲纳米材料的生长热力与动力学耦合机制，研制了具备黑体探测灵敏的高性能低维碲红外光电探测器（Science Advances,2020,7 (16),eabf7358）；2024年，团队基于碲的强光吸收和独特对称破缺特性，进一步开发了基于体光伏效应的低维碲光电探测器，在无需外界偏压情况下，能够实现从紫外到中波（390~3800纳米）的宽光谱范围及强红外波段的体光伏响应，成功实现了涵盖整个近红外Ⅱ区域并具有深穿透性的广谱神经调节应用（Light: Science & Applications, 2024,13,277）。通过多年深耕，团队累积了高晶体质量碲纳米材料的生长工艺和高性能红外光电探测器的研究经验，其生物前沿交叉应用的探索也为今日优秀医工交叉工作奠定了良好的研究基石。
胡伟达团队与周鹏团队自2014年相识，在新型低维材料器件应用领域持续合作。双方团队围绕新型二维材料的器件集成与智能感知应用展开深入合作，重点聚焦于视网膜仿生硬件设计、神经晶体管逻辑运算以及红外探测器构建等方向。团队联合提出并实现了具备感知-记忆-计算功能融合的二维视网膜形态器件（Nature Nanotechnology,2022,17,27）、基于极性二维材料的神经晶体管逻辑门与神经网络结构设计（Nature Electronics,2021,4,357），并开发出多种范德华异质结构下的单极势垒红外探测器（Nature Electronics,2021,4,399），展示了新型材料体系在智能感知、逻辑计算和红外探测领域的应用潜力。这些成果为合力构建新一代低功耗、高集成度的智能光电子系统奠定了重要基础。此次与张嘉漪团队携手，更充分发挥了综合性大学多学科交叉优势，展示了红外光电技术与医工交叉领域研究的巨大潜力。
研究团队将继续深耕低维半导体红外探测器与前沿医工交叉应用领域，聚焦红外光电与生命科学的深度融合，解析高维红外光子与复杂生理状态关联性，开启生物红外光学诊断新篇章。
研发团队部分成员合影
TeNWNs修复和增强盲人视觉示意图及作用机制
TeNWNs光电流密度和光谱范围
超视觉假体实物样品
供稿：余羿叶
编辑：虞慧娴
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