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唐本忠團(tuán)隊(duì)研究破解了有機(jī)發(fā)光材料應(yīng)用的“聚集導(dǎo)致發(fā)光猝滅”魔咒，提出了原創(chuàng)概念“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”，解決了有機(jī)發(fā)光材料在高濃度溶液中或在聚集狀態(tài)下發(fā)光變?nèi)醯膯?wèn)題，并將其有效地應(yīng)用到光電器件、化學(xué)檢測(cè)和生物傳感等技術(shù)領(lǐng)域。 　　

“水溶性聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）材料本身在水中不發(fā)光，但只要碰上能與其結(jié)合的被檢測(cè)分子，材料就會(huì)立刻發(fā)光。有了它，不久的將來(lái)，喝上一杯美味的復(fù)合果汁，癌癥病人的病變部位就會(huì)熒光閃閃……這種科幻作品中的場(chǎng)景可以在現(xiàn)實(shí)生活中看到。”香港科技大學(xué)教授唐本忠說(shuō)。 　　

唐本忠領(lǐng)銜的研究破解了有機(jī)發(fā)光材料應(yīng)用的“聚集導(dǎo)致發(fā)光猝滅（ACQ）”魔咒，提出了原創(chuàng)概念“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”，并將其有效地應(yīng)用到光電器件、化學(xué)檢測(cè)和生物傳感等技術(shù)領(lǐng)域。

2016年，《自然》雜志將聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料列為支撐和驅(qū)動(dòng)“未來(lái)納米光革命”的四大材料之一，這是其中唯一一個(gè)由中國(guó)科學(xué)家原創(chuàng)的材料體系。在1月8日公布的2017年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)名單中，這項(xiàng)研究成果被評(píng)為2017年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。 　　

破解有機(jī)發(fā)光材料的“阿喀琉斯之踵” 　　

手機(jī)屏、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示屏……有機(jī)發(fā)光材料在生活中隨處可見(jiàn)。雖然應(yīng)用廣泛，但有機(jī)發(fā)光材料也有著讓科研人員頭疼的“阿喀琉斯之踵”——“聚集導(dǎo)致發(fā)光猝滅”效應(yīng)。 　　

“傳統(tǒng)有機(jī)發(fā)光材料大都具有平面大共軛的芳香結(jié)構(gòu)，在稀溶液或單分子狀態(tài)下發(fā)光很強(qiáng)，而在高濃度溶液中或在聚集狀態(tài)下，發(fā)光就會(huì)變?nèi)跎踔镣耆�消失。這是被寫入教科書的經(jīng)典結(jié)論。”唐本忠解釋說(shuō)。 　　

為破解“聚集導(dǎo)致發(fā)光猝滅”難題，研究人員用盡了種種化學(xué)、物理和工程方法，但效果并不理想。分子聚集常常只是部分或暫時(shí)被抑制，而在很多情況下，單分子原本優(yōu)異的光學(xué)性能也在修飾中喪失，這讓許多有潛力的材料被實(shí)際應(yīng)用拒之門外。 　　

2001年，一次偶然的實(shí)驗(yàn)，唐本忠和他的學(xué)生看到了一個(gè)與經(jīng)典“聚集導(dǎo)致發(fā)光猝滅”效應(yīng)相反的現(xiàn)象：紫外線照射下，一類噻咯分子剛點(diǎn)到薄層層析板上不發(fā)光，但隨著溶劑的揮發(fā)，變得閃閃發(fā)光。唐本忠馬上意識(shí)到這一發(fā)現(xiàn)意義重大。后續(xù)實(shí)驗(yàn)顯示，當(dāng)這類分子處于單分子態(tài)時(shí)幾乎觀察不到任何發(fā)光，在加入水等不良溶劑后則會(huì)高效發(fā)光。 　　

隨后，唐本忠?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持進(jìn)行了一次次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、理論分析和討論，最終提出了原創(chuàng)概念——“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”。在唐本忠和其他科學(xué)家的努力下，“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”十幾年里吸引了60余個(gè)國(guó)家和地區(qū)1100多家研究單位的科學(xué)家關(guān)注和跟進(jìn)，成為一個(gè)由我國(guó)科學(xué)家開(kāi)創(chuàng)并引領(lǐng)的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。 　　

實(shí)現(xiàn)從概念到領(lǐng)域的拓展 　　

“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”材料體系具有典型的“團(tuán)結(jié)力量大”特性——越聚集發(fā)光越強(qiáng)。這可以從根本上解決目前有機(jī)發(fā)光二極管和化學(xué)傳感等領(lǐng)域面臨的由于聚集導(dǎo)致發(fā)光效率下降問(wèn)題。為了使“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”能夠更好地服務(wù)分子設(shè)計(jì)和功能拓展，唐本忠?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和理論模擬，提出了“分子內(nèi)運(yùn)動(dòng)受限（RIM）”的工作機(jī)理。“自然界所有的運(yùn)動(dòng)都伴隨著能量耗散。

在稀溶液中，‘聚集誘導(dǎo)發(fā)光分子’內(nèi)的一些基團(tuán)有著活躍的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。處于激發(fā)態(tài)的分子通過(guò)運(yùn)動(dòng)將能量以熱能等形式消耗，而以光能形式輸出的比例變小，發(fā)光效率因而降低。當(dāng)這些分子聚集在一起時(shí)，由于彼此的牽制作用限制了分子內(nèi)運(yùn)動(dòng)，因而經(jīng)由運(yùn)動(dòng)形式耗散能量的比例降低，光輸出形式的比例增加，從而表現(xiàn)出熒光增強(qiáng)的現(xiàn)象。”唐本忠解釋說(shuō)。 　　

由于“分子內(nèi)運(yùn)動(dòng)受限”機(jī)理在分子設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn)上具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義，很快引來(lái)了化學(xué)和材料等領(lǐng)域科學(xué)家的高度關(guān)注和積極跟進(jìn)，并且初步實(shí)現(xiàn)了與生物和醫(yī)學(xué)等學(xué)科的交叉融合。“比方說(shuō)癌癥病灶成像，過(guò)去由于發(fā)光材料的疏水特性，材料聚集使發(fā)光效率大大降低，而‘聚集誘導(dǎo)發(fā)光’材料應(yīng)用后，材料越聚集，在病灶部位發(fā)光越強(qiáng)。”唐本忠舉例說(shuō)。 　　

據(jù)了解，“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”材料目前已在光電、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物傳感和成像等方面廣泛應(yīng)用并取得創(chuàng)新性成果，且顯示了優(yōu)于傳統(tǒng)發(fā)光材料的特性。在十幾年時(shí)間里，完成了從“概念”到“領(lǐng)域”的拓展。 　　

“必須培育整個(gè)民族的創(chuàng)新文化” 　　

唐本忠始終關(guān)注著國(guó)家科技的發(fā)展，與內(nèi)地高校和科研院所開(kāi)展了大量合作。2009年，時(shí)年52歲的唐本忠當(dāng)選中科院院士。作為華南理工大學(xué)—香港科技大學(xué)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室主任、華南理工大學(xué)發(fā)光材料與器件國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)主任，唐本忠常常往返于香港和內(nèi)地之間，但他從未覺(jué)得辛苦。 　　

唐本忠時(shí)常感慨，如今的中國(guó)，已經(jīng)擁有了世界最好的科研條件，日后必將成為世界科學(xué)的中心。但在他看來(lái)，中國(guó)科學(xué)研究發(fā)展的道路上不是沒(méi)有挑戰(zhàn)：中國(guó)科學(xué)家現(xiàn)已成為全球科學(xué)界的一支重要力量，每年發(fā)表大量學(xué)術(shù)論文。然而，龐大的數(shù)字并不等于強(qiáng)大的影響。為實(shí)現(xiàn)中國(guó)從科技大國(guó)轉(zhuǎn)向科技強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)，必須重視科研成果質(zhì)量而不能僅滿足于數(shù)量。 　　

“必須要培養(yǎng)整個(gè)民族的創(chuàng)新文化。”唐本忠說(shuō)，“國(guó)家發(fā)展到現(xiàn)在，應(yīng)該養(yǎng)一批‘閑人’，科學(xué)家要?jiǎng)?chuàng)造知識(shí)，但知識(shí)并不一定立刻產(chǎn)生價(jià)值，我們不應(yīng)狹隘地看待技術(shù)創(chuàng)新，要為了知識(shí)而知識(shí)，為了學(xué)問(wèn)而學(xué)問(wèn)。”在他看來(lái)，教育是解決上述問(wèn)題的一個(gè)合適的發(fā)力點(diǎn)。 　　

“我們要訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用批判性思維和創(chuàng)造性思維來(lái)尋找和提出問(wèn)題；我們要鼓勵(lì)他們提出新想法、建立新模型，而不必畏懼任何權(quán)威。”在唐本忠看來(lái)，科學(xué)追求的最高境界是推翻常識(shí)，開(kāi)辟新領(lǐng)域、創(chuàng)造新知識(shí)，為整個(gè)人類文明的發(fā)展和進(jìn)步作出貢獻(xiàn)。

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