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越聚集，越發(fā)光
——記二〇一七年度國家自然科學(xué)獎一等獎獲得者唐本忠團(tuán)隊

唐本忠拿過一個個裝有少量有色粉末的透明玻璃瓶，依次擺在實(shí)驗室的紫外燈前。打開紫外燈，粉末綻放出顏色各異的光，仿佛連成了一條彩虹。“我們集齊了從藍(lán)光到紅光，覆蓋整個可見光范圍的聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料體系，在手機(jī)等OLED顯示屏、糖尿病檢測、醫(yī)療血管成像等方面大有可為。”唐本忠自豪地說。

2018年1月8日，中國科學(xué)院院士、香港科技大學(xué)教授唐本忠及其團(tuán)隊因在化學(xué)領(lǐng)域提出了“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”（AIE）概念，并在AIE體系開發(fā)、機(jī)制探究和應(yīng)用方面取得一系列成果榮獲2017年度國家自然科學(xué)一等獎。

時間回到2001年。此前的化學(xué)教科書中，記錄了這樣一種現(xiàn)象——發(fā)光分子在稀溶液里可高效發(fā)光，但在濃溶液中或聚集狀態(tài)下，其發(fā)光強(qiáng)減弱甚至完全消失。德國科學(xué)家60年前發(fā)現(xiàn)的這種聚集猝滅現(xiàn)象，讓發(fā)光材料領(lǐng)域的研究者大為煩惱。因為這個原理，傳統(tǒng)有機(jī)發(fā)光材料做成的固態(tài)OLED手機(jī)或電腦屏幕發(fā)光效率低，耗電量卻很高。

分子越多，發(fā)光反而越弱，怎么辦？2001年的一天，唐本忠和他的學(xué)生意外發(fā)現(xiàn)了一種和聚集猝滅發(fā)光截然相反的現(xiàn)象——一種叫六苯基噻咯的物質(zhì)在溶液狀態(tài)基本不發(fā)光，但是處于聚集態(tài)的時候卻發(fā)出明亮的熒光，且越是聚集，越能發(fā)出耀眼光芒。唐本忠把這種現(xiàn)象定義為“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”。2001年，這一發(fā)現(xiàn)被唐本忠團(tuán)隊迅速在國際雜志上發(fā)表，這個全新概念的提出，立即引起世界化學(xué)和材料界廣泛關(guān)注和積極研究，為發(fā)光材料研究打開一扇新大門。

唐本忠介紹，基于AIE機(jī)理，團(tuán)隊拓展了AIE分子體系，創(chuàng)立了一個中國科學(xué)家的品牌分子——四苯基乙烯，并制備了一系列高性能的AIE材料。用AIE材料做出的OLED器件，最高亮度相當(dāng)于1平方米內(nèi)同時點(diǎn)燃6萬根蠟燭，像探照燈一樣閃閃發(fā)光。若將AIE材料用于手機(jī)屏幕，由于是主動發(fā)光，將會很節(jié)能，將使人們告別玩了一半游戲不得不找電源充電的煩惱；水溶性AIE材料在水溶液中碰上特定生物大分子，如蛋白質(zhì)、DNA等就會立刻發(fā)光，因此它可以成為一種敏感的生物“探針”，將這種生物探針投入臨床檢測，可將細(xì)胞器清晰成像，鎖定癌細(xì)胞和細(xì)菌的位置，追蹤藥物效果，最先投入應(yīng)用的將可能是檢測糖尿病的試劑盒……

“原創(chuàng)的科研就像刨一口井，越往下刨泉眼越多。”唐本忠團(tuán)隊設(shè)想并努力實(shí)踐，讓AIE材料“玩”出更多新花樣。經(jīng)過17年發(fā)展，唐本忠團(tuán)隊提出的這一“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”概念已經(jīng)成為一個由我國科學(xué)家開創(chuàng)并引領(lǐng)、多國科學(xué)家競相跟進(jìn)的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。

目前，世界上60多個國家和地區(qū)的1100多個單位的科學(xué)家在從事AIE相關(guān)研究。AIE領(lǐng)域發(fā)表的論文數(shù)和引用數(shù)均呈指數(shù)增長，僅2017年發(fā)表論文就超過1200篇，引文數(shù)超過36000次。國內(nèi)外已經(jīng)出版了多期AIE專刊并已多次召開AIE專題會議，AIE更已被納入國內(nèi)外本科生實(shí)驗教學(xué)。

2013年和2015年湯森路透將AIE分別列為化學(xué)和材料研究前沿的第三位和第二位。2016年《自然》雜志社將AIE材料列為支撐“納米光革命”的四大納米材料之一，且是唯一一個由我國科學(xué)家原創(chuàng)的新材料體系。

“概念創(chuàng)新是科學(xué)研究中的圣杯。中國正從科技大國向科技強(qiáng)國邁進(jìn)，必須要有原創(chuàng)性、引領(lǐng)性的成果。”唐本忠說，“以前我們跟著人家跑，現(xiàn)在我們和人家一塊兒跑，未來我們應(yīng)當(dāng)領(lǐng)跑。當(dāng)下，我們有著前所未有的優(yōu)良研究條件，有著越來越多的優(yōu)秀人才和海歸精英，我們將努力把AIE打造成一個中國科學(xué)家的品牌，相信未來也將有更多創(chuàng)新成果涌現(xiàn)，必將越聚集，越發(fā)光。”（記者 楊舒）