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光材料體系,在手機等OLED顯示屏、糖尿病檢測、醫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,中國科學院院士、香港科技大學教授唐本忠及其團隊因在化學領域提出了“聚集誘導發光”(AIE)概念,并在AIE體系開發、機制探究和應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,記錄了這樣一種現象——發光分子在稀溶液里可高效發光,但在濃溶液中或聚集狀態下,其發光強減弱甚至完全消失。德國科學家60年前發現的這種聚集猝滅現象,讓發光材料領域的研究者大為煩惱。因為這個原理,傳統有機發光材料做成的固態OLED手機或電腦屏幕發光效率低,耗電量卻很高。
分子越多,發光反而越弱,怎么辦?2001年的一天,唐本忠和他的學生意外發現了一種和聚集猝滅發光截然相反的現象——一種叫六苯基噻咯的物質在溶液狀態基本不發光,但是處于聚集態的時候卻發出明亮的熒光,且越是聚集,越能發出耀眼光芒。唐本忠把這種現象定義為“聚集誘導發光”。2001年,這一發現被唐本忠團隊迅速在國際雜志上發表,這個全新概念的提出,立即引起世界化學和材料界廣泛關注和積極研究,為發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平方米內同時點燃6萬根蠟燭,像探照燈一樣閃閃發光。若將AIE材料用于手機屏幕,由于是主動發光,將會很節能,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、DNA等就會立刻發光,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,最先投入應用的將可能是檢測糖尿病的試劑盒……
“原創的科研就像刨一口井,越往下刨泉眼越多?!碧票局覉F隊設想并努力實踐,讓AIE材料“玩”出更多新花樣。經過17年發展,唐本忠團隊提出的這一“聚集誘導發光”概念已經成為一個由我國科學家開創并引領、多國科學家競相跟進的熱點研究領域。
目前,世界上60多個國家和地區的1100多個單位的科學家在從事AIE相關研究。AIE領域發表的論文數和引用數均呈指數增長,僅2017年發表論文就超過1200篇,引文數超過36000次。國內外已經出版了多期AIE??⒁讯啻握匍_AIE專題會議,AIE更已被納入國內外本科生實驗教學。
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的新材料體系。
“概念創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,必須要有原創性、引領性的成果?!碧票局艺f,“以前我們跟著人家跑,現在我們和人家一塊兒跑,未來我們應當領跑。當下,我們有著前所未有的優良研究條件,有著越來越多的優秀人才和海歸精英,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新成果涌現,必將越聚集,越發光?!?/p>
(本報記者 楊舒)