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越聚集 越发光

2018-01-09 10:02 来源:光明日报 杨舒

  唐本忠拿过一个个装有少量有色粉末的透明玻璃瓶,依次摆在实验室的紫外灯前。打开紫外灯,粉末绽放出颜色各异的光,仿佛连成了一条彩虹。“我们集齐了从蓝光到红光,覆盖整个可见光范围的聚集诱导发光材料体系,在手机等OLED显示屏、糖尿病检测、医疗血管成像等方面大有可为。”唐本忠自豪地说。

  2018年1月8日,中国科学院院士、香港科技大学教授唐本忠及其团队因在化学领域提出了“聚集诱导发光”(AIE)概念,并在AIE体系开发、机制探究和应用方面取得一系列成果荣获2017年度国家自然科学一等奖。

  时间回到2001年。此前的化学教科书中,记录了这样一种现象——发光分子在稀溶液里可高效发光,但在浓溶液中或聚集状态下,其发光强减弱甚至完全消失。德国科学家60年前发现的这种聚集猝灭现象,让发光材料领域的研究者大为烦恼。因为这个原理,传统有机发光材料做成的固态OLED手机或电脑屏幕发光效率低,耗电量却很高。

  分子越多,发光反而越弱,怎么办?2001年的一天,唐本忠和他的学生意外发现了一种和聚集猝灭发光截然相反的现象——一种叫六苯基噻咯的物质在溶液状态基本不发光,但是处于聚集态的时候却发出明亮的荧光,且越是聚集,越能发出耀眼光芒。唐本忠把这种现象定义为“聚集诱导发光”。2001年,这一发现被唐本忠团队迅速在国际杂志上发表,这个全新概念的提出,立即引起世界化学和材料界广泛关注和积极研究,为发光材料研究打开一扇新大门。

  唐本忠介绍,基于AIE机理,团队拓展了AIE分子体系,创立了一个中国科学家的品牌分子——四苯基乙烯,并制备了一系列高性能的AIE材料。用AIE材料做出的OLED器件,最高亮度相当于1平方米内同时点燃6万根蜡烛,像探照灯一样闪闪发光。若将AIE材料用于手机屏幕,由于是主动发光,将会很节能,将使人们告别玩了一半游戏不得不找电源充电的烦恼;水溶性AIE材料在水溶液中碰上特定生物大分子,如蛋白质、DNA等就会立刻发光,因此它可以成为一种敏感的生物“探针”,将这种生物探针投入临床检测,可将细胞器清晰成像,锁定癌细胞和细菌的位置,追踪药物效果,最先投入应用的将可能是检测糖尿病的试剂盒……

  “原创的科研就像刨一口井,越往下刨泉眼越多。”唐本忠团队设想并努力实践,让AIE材料“玩”出更多新花样。经过17年发展,唐本忠团队提出的这一“聚集诱导发光”概念已经成为一个由我国科学家开创并引领、多国科学家竞相跟进的热点研究领域。

  目前,世界上60多个国家和地区的1100多个单位的科学家在从事AIE相关研究。AIE领域发表的论文数和引用数均呈指数增长,仅2017年发表论文就超过1200篇,引文数超过36000次。国内外已经出版了多期AIE专刊并已多次召开AIE专题会议,AIE更已被纳入国内外本科生实验教学。

  2013年和2015年汤森路透将AIE分别列为化学和材料研究前沿的第三位和第二位。2016年《自然》杂志社将AIE材料列为支撑“纳米光革命”的四大纳米材料之一,且是唯一一个由我国科学家原创的新材料体系。

  “概念创新是科学研究中的圣杯。中国正从科技大国向科技强国迈进,必须要有原创性、引领性的成果。”唐本忠说,“以前我们跟着人家跑,现在我们和人家一块儿跑,未来我们应当领跑。当下,我们有着前所未有的优良研究条件,有着越来越多的优秀人才和海归精英,我们将努力把AIE打造成一个中国科学家的品牌,相信未来也将有更多创新成果涌现,必将越聚集,越发光。”

(责任编辑:王蔚)

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