唐本忠：獨辟蹊徑 打破光材料“阿喀琉斯之踵”
央視網(wǎng)消息：不怕摔、顯示屏可隨意彎曲；敏銳跟蹤，讓癌細胞無(wú)處遁形……“聚集誘導發(fā)光（AIE）”材料，可大大加速這些神奇功能變?yōu)楝F實(shí)的過(guò)程。
17年前，中科院院士、香港科技大學(xué)講座教授唐本忠團隊在國際上率先提出“聚集誘導發(fā)光（AIE）”——這項中國人改寫(xiě)光物理課本的發(fā)現，開(kāi)辟了具有原創(chuàng )性和國際引領(lǐng)性的基礎科學(xué)研究全新領(lǐng)域。這一成果獲得2017年度國家自然科學(xué)獎一等獎。
日常生活中，發(fā)光材料應用非常廣泛。比如，以熒光粉為代表的發(fā)光材料，是目前照明和顯示技術(shù)的核心材料。紙幣及證件等采用的印刷防偽技術(shù)，采用的則是特殊油墨在紫外光照射下發(fā)出熒光的特性。
近年來(lái)，隨著(zhù)人們對發(fā)光標記材料探索的深入，它的應用已進(jìn)入高靈敏生物檢測、成像和診療等領(lǐng)域。唐本忠說(shuō)，熒光成像技術(shù)因其高靈敏、無(wú)損、生物相容性好、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多地被用于癌癥早期診斷中。
制備發(fā)光性能優(yōu)異的先進(jìn)材料，一直是科學(xué)家的追求目標。然而，很多發(fā)光材料只有在溶液中才有較高的發(fā)光效率。早在20世紀中葉，德國科學(xué)家就發(fā)現，發(fā)光分子在稀溶液中可高效發(fā)光，但在濃溶液中或聚集態(tài)下，發(fā)光能力大大減弱甚至消失，這就是傳統的“聚集猝滅發(fā)光ACQ”現象。
“聚集猝滅發(fā)光”現象就像有機發(fā)光材料的“阿喀琉斯之踵”，科學(xué)家一直試圖尋找克服它的方法。
2001年，唐本忠和他的學(xué)生在實(shí)驗中，意外發(fā)現了一種與“聚集猝滅發(fā)光”截然相反的現象，即一類(lèi)有機分子在溶液中不發(fā)光，而聚集后發(fā)光顯著(zhù)增強。唐本忠敏銳地意識到其中可能包含著(zhù)獨特的意義，經(jīng)過(guò)仔細研究和多次實(shí)驗，他創(chuàng )造性地提出了“聚集誘導發(fā)光”概念，英文簡(jiǎn)稱(chēng)“AIE”。
越是聚集、越能發(fā)光，變身后的分子“性情大變”。舉一個(gè)形象的例子，傳統的ACQ分子像一群驍勇戰將，可集合在一起反而會(huì )互相掣肘，無(wú)法展現1+1=2的力量；而AIE材料則像多組列兵方陣，越是靠近就越是聲勢浩大。
“有時(shí)候，做研究需要跳出現有的思維框框，如果你觀(guān)察到與既有經(jīng)驗不一樣的現象，第一反應不應該是回避，而應該非常興奮地去追根溯源。”唐本忠說(shuō)。
“聚集誘導發(fā)光（AIE）”是我國科學(xué)家率先提出的原創(chuàng )性概念，開(kāi)辟了發(fā)光材料的新領(lǐng)域。目前，全世界已經(jīng)有80多個(gè)國家和地區超過(guò)1500個(gè)研究單位的科學(xué)家進(jìn)入該領(lǐng)域，近兩年每年新增的SCI級的相關(guān)論文數均超過(guò)1000篇。
基于在“聚集誘導發(fā)光（AIE）”領(lǐng)域的研究成果，2014—2017年，唐本忠連續入選湯森路透材料和化學(xué)雙領(lǐng)域全球高被引科學(xué)家。同時(shí)，榮列湯森路透“全球最具影響力的科研精英”榜。
“原創(chuàng )的科研就像刨一口井，越往下發(fā)現的泉眼越多。如果只是跟蹤而無(wú)超越，思路早晚會(huì )枯竭”。唐本忠說(shuō)。目前，唐本忠團隊制備了一系列高性能的“聚集誘導發(fā)光”材料，并與不同領(lǐng)域科研人員合作，推進(jìn)這類(lèi)材料在光電、傳感、生物、醫療等諸多領(lǐng)域的應用。
在醫學(xué)、工業(yè)和環(huán)境領(lǐng)域，需要監測各種物質(zhì)的含量。如，工業(yè)生產(chǎn)中某種離子和廢氣的濃度控制，空氣質(zhì)量監測等。AIE材料對某些化學(xué)物質(zhì)有很強的特異性識別，例如，在稀溶液中無(wú)熒光的某種AIE化合物只會(huì )與某種特定離子作用，從而聚集并“點(diǎn)亮”，成為一種有效的檢測方法。
此外，由于A(yíng)IE分子對外界環(huán)境條件變化敏感，如壓力、溫度、pH值等的變化都會(huì )通過(guò)影響聚集程度而對發(fā)光帶來(lái)影響。如此，可以利用AIE化合物檢測環(huán)境，比如，河水pH值、污染物成分和濃度等的變化。
目前，用于追蹤細胞的商業(yè)化熒光探針不僅成本居高不下，而大量使用時(shí)，還會(huì )出現ACQ現象。微量使用雖然可以防止熒光猝滅，但在多次光學(xué)掃描后容易出現光漂白現象，從而導致熒光信號消失，難以滿(mǎn)足細胞器或活體體內的監測和成像需要。
唐本忠介紹，AIE材料擁有制備成本低、用量靈活度大、光穩定性高等優(yōu)勢，日后有望成為人們觀(guān)測微觀(guān)世界的有力工具。
曾有人問(wèn)唐本忠，做出好研究的秘訣，他的回答是：熱愛(ài)你的工作！做到這點(diǎn)，你就成功了一半。
“很隨和、非常有感染力，但做起研究來(lái)又非常嚴謹，對我們的要求非常高。”這是唐本忠團隊成員、華南理工大學(xué)教授秦安軍對老師的評價(jià)。
目前，唐本忠正通過(guò)他在香港科技大學(xué)、華南理工大學(xué)、浙江大學(xué)等高校的課題組推進(jìn)“聚集誘導發(fā)光”材料的學(xué)術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)應用。在他看來(lái)，概念創(chuàng )新是科學(xué)追求的圣杯，為鼓勵原創(chuàng )發(fā)現，必須鼓勵挑戰精神和培育創(chuàng )新文化。我們不應該被教科書(shū)上的知識禁錮，不必畏懼任何權威。因為科學(xué)追求的最高境界是顛覆“常識”，通過(guò)概念突破而開(kāi)辟新領(lǐng)域、創(chuàng )造新知識。（素材來(lái)源：人民日報 中國網(wǎng)）
(責任編輯：鑫報)
