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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?!拔覀兗R了從藍光到紅光,覆蓋整個可見光范圍的聚集誘導發(fā)光材料體系,在手機等OLED顯示屏、糖尿病檢測、醫(yī)療血管成像等方面大有可為?!碧票局易院赖卣f。
2018年1月8日,中國科學院院士、香港科技大學教授唐本忠及其團隊因在化學領(lǐng)域提出了“聚集誘導發(fā)光”(AIE)概念,并在AIE體系開發(fā)、機制探究和應(yīng)用方面取得一系列成果榮獲2017年度國家自然科學一等獎。
時間回到2001年。此前的化學教科書中,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)光強減弱甚至完全消失。德國科學家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)有機發(fā)光材料做成的固態(tài)OLED手機或電腦屏幕發(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“聚集誘導發(fā)光”。2001年,這一發(fā)現(xiàn)被唐本忠團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機理,團隊拓展了AIE分子體系,創(chuàng)立了一個中國科學家的品牌分子——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,最高亮度相當于1平方米內(nèi)同時點燃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,可將細胞器清晰成像,鎖定癌細胞和細菌的位置,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?!碧票局覉F隊設(shè)想并努力實踐,讓AIE材料“玩”出更多新花樣。經(jīng)過17年發(fā)展,唐本忠團隊提出的這一“聚集誘導發(fā)光”概念已經(jīng)成為一個由我國科學家開創(chuàng)并引領(lǐng)、多國科學家競相跟進的熱點研究領(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??⒁讯啻握匍_AIE專題會議,AIE更已被納入國內(nèi)外本科生實驗教學。
2013年和2015年湯森路透將AIE分別列為化學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家原創(chuàng)的新材料體系。
“概念創(chuàng)新是科學研究中的圣杯。中國正從科技大國向科技強國邁進,必須要有原創(chuàng)性、引領(lǐng)性的成果?!碧票局艺f,“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)當領(lǐng)跑。當下,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?!?/p>
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