1 工作简介

         ——碲纳米线视网膜假体修复增强失明视觉

复旦大学联合中国科学院上海技术物理研究所团队成功研制出基于碲纳米线网络（TeNWNs）的全球首款无源、超宽响应光谱覆盖470-1550 nm的可植入视觉假体。该工作聚焦新型半导体材料与器件在生物医学领域的交叉前沿应用，在视觉修复与增强领域取得重大突破。

针对全球超过2亿视网膜变性患者因感光细胞退化致盲的临床难题，视网膜假体大多依赖外部电源与电极刺激，设备复杂、光谱感知范围窄等局限，本工作创新性地利用低维碲半导体材料的生物兼容、宽谱光吸收与对称破缺特性，设计制备了形貌可控、均匀分布的TeNWNs，并利用内部空位掺杂及外部生物界面调控增强，实现其从可见光至近红外II区（470-1550 nm）的宽谱光电转换。该TeNWNs视觉假体相较于以往工作，在零偏压下即可产生高光电流密度，为无需外接电源的高效植入式视觉修复奠定了基础。

在生物实验中，TeNWNs假体通过微创手术植入盲小鼠视网膜下空间，成功替代凋亡的感光细胞，将宽谱光信号直接转换为电信号以激活残存神经细胞。植入后动物不仅恢复可见光视觉，更首次获得感知红外光并识别红外图案“超视觉”能力。进而，在非人类灵长动物食蟹猴模型中实现可见视觉无损前提下的红外视觉拓展。该工作在视觉领域实现了“仿生修复”与“功能拓展”，展示了低维半导体材料与生物系统深度融合的巨大潜力，为发展下一代生物集成式智能半导体传感系统开辟新路径。

图2. TeNWNs视觉假体性质及光电性能图。

图3. 植入TeNWNs假体盲鼠识别可见-红外图形和猕猴可见视力无损而红外视觉拓展。

相关成果以“Tellurium nanowire retinal nanoprosthesis improves vision in models of blindness”为题发表在Science 388, eadu2789 (2025)，论文第一作者为复旦大学王水源和姜承勇、中国科学院上海技术物理研究所余羿叶、南洋理工大学张振汉、北京邮电大学屈贺如歌，通讯作者为复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室/集成电路与微纳电子创新学院周鹏教授、王水源，脑功能与脑疾病全国重点实验室张嘉漪，中国科学院上海技术物理研究所红外科学与技术全国重点实验室胡伟达研究员。

2 主要作者简介

第一/通讯作者

王水源，复旦大学集成电路与微纳电子创新学院/微电子学院助理教授/研究员、博士生导师。

主要从事新型神经形态器件与仿生电子应用研究。以一作/通讯在Science、Nature子刊（7篇，包括Nature Nanotechnology 3篇、Nature Electronics、Nature Materials、Nature Communications 2篇）等期刊发表论文30余篇，6篇入选ESI热点（领域前0.1%）/高被引（领域前1%）论文，累计被引4100余次（谷歌学术）。主持国家重点研发计划、国自然基金委、上海市科委（基础研究特区计划、集成电路领域基础研究重大项目）等专项基金课题。获上海市自然科学一等奖、上海市青年科技英才（扬帆计划）、中国电子学会/中国真空学会优博论文奖、中国电子学会集成电路一等奖、复旦大学“学术之星”等荣誉。

通讯作者

胡伟达，研究员，中国科学院上海技术物理研究所副所长，红外科学与技术全国重点实验室主任，国家杰出青年基金获得者，中国青年科技奖获得者，美国光学学会会士Optica Fellow，Clarivate全球高被引学者。先导专项首席科学家，国家重点研发计划、国家重大科研仪器研制项目、基础加强重点项目负责人，上海市自然科学一等奖（第一完成人）。

长期从事红外探测器、红外智能识别芯片及其空间应用研究。曾获优青、青拔、Royal Society-Newton Advanced Fellowship (UK)、中国物理学会萨本栋应用物理奖、上海市青年科技杰出贡献奖。现任Infrared Physics &Technology主编，Small编辑顾问委员会委员，Earth & Space: from infrared to Terahertz International Conference (ESIT) 执行主席。第一、通讯在Science (2)、Nature Photonics (1)、Nature Materials (1)、Nature Nanotechnology (2)、Nature Electronics (5)等国际学术期刊共发表论文150余篇，总引用30000余次，h因子98。应邀在Nature Materials、Nature Electronics、Nature Communications撰写News & Views和Invited Review。第一发明人授权国家发明专利20项。

通讯作者

张嘉漪，研究员，脑功能与脑疾病全国重点实验室副主任，复旦大学脑科学研究院副院长，复旦大学附属眼耳鼻喉科医院医工交叉创新研究院副院长。受国家自然基金委杰出青年基金、优秀青年基金以及上海市东方英才计划领军人才等项目资助。担任中国生理学会理事，中国神经科学学会神经科学研究技术分会副主委，Progress in Retina and Eye Research编委。

长期从事视觉功能修复和编解码研究。发挥交叉学科背景优势，阐明了视觉信息存储的可塑性机制；开发了仿生变色龙等视觉信息实时脑机交互技术；开发了氧化钛纳米线阵列人造光感受器，使失明动物恢复了一定时间和空间分辨率的视觉，已开展临床实验。近五年在Science、Nature Biomedical Engineering、Neuron 等杂志发表论文。获2020年上海市巾帼创新新秀奖、2024年国家科学技术进步一等奖。主持科技部重大项目课题、863课题、上海市基础研究特区计划等项目。

通讯作者

周鹏，教授，复旦大学集成电路与微纳电子创新学院副院长，绍芯实验室主任。获国家自然基金委杰出青年资助，担任了中国真空学会常务理事，中国物理学会半导体专业委员会委员，Infomat副主编，十四五重点研发计划总体组专家等。

长期致力于先进电子器件创新研究，实现了高面积效率单晶体管逻辑、低泄漏、低SS的MBCFET，发明了硅基二维异质集成CFET技术；提出的浮栅存储器具有亚ns超快写入速度，寿命高于八百万次，比硅基器件提高了近三个量级；利用正负光电导的存储研发了感存算“全在一"功能器件实现了运动图像检测。近5年在Science、Nature（3篇）及其子刊、IEDM 等发表论文 100 余篇，被引近20000次，其中高被引18篇。组织和受邀国内外学术会议40余次，包括半导体物理年会、Nature Conference Keynote报告以及中美华人纳米会议邀请报告。先后获2020年上海市自然科学一等奖/二等奖、上海市青年科技杰出贡献奖、2021年纳米研究青年科学家奖、2022年IUMRS前沿材料青年科学家奖、2022年教育部自然科学二等奖、2022年上海市教学成果一等奖、2023年国家级教学成果二等奖、2024年科学探索奖。主持科技部重点研发计划、基金委重大、重点项目、国家重大专项等项目20 余项。

3 原文传递

https://doi.org/10.1126/science.adu2987