三个和尚没水喝？ 越聚集越发光，一项中国人改写光物理课本的科学发现

新华社记者 余晓洁 田晓航

“科学真美！”

在2017年度国家自然科学奖一等奖获得者、中国科学院院士、香港科技大学教授唐本忠眼中，科研通向一片无限可能性的新天地，令人兴奋、充满希望。

唐本忠团队在国际上率先提出聚集诱导发光（AIE）——这项中国人改写光物理课本的发现，开辟了具有原创性和国际引领性的基础科学研究全新领域。

光，给万物温暖，助生灵繁育。

从先秦墨子对光学的最初记载，到现代物理学中的量子力学和相对论，千百年来人类没有停止过对光的追逐、理解和利用。有机发光材料是当代光学研究的前沿热点，化学家们对发光性能优异的功能分子梦寐以求。

然而，“一个和尚挑水喝，两个和尚抬水喝，三个和尚没水喝。”平面共轭结构导致许多有机发光分子在稀溶液中发光很强，在高浓度溶液中或聚集状态下却发光减弱甚至消失。这一写入光物理课本的聚集导致发光猝灭（ACQ）现象好比有机发光材料的阿喀琉斯之踵，在长达半个多世纪时间里让英雄前行的盔甲染上暗淡之色。

与教科书“背道而驰”的聚集诱导发光，源自一次“不经意就会擦肩而过”的发现。

2001年，课题组在实验中偶然发现一种噻咯衍生物在薄层层析板上不发光，但随着溶剂挥发，由“湿”变“干”的样品在紫光灯照射下却闪闪发光。唐本忠先是惊出一身冷汗，随后反复实验，确认这种噻咯衍生物在溶液状态基本不发光，在聚集态却发出明亮荧光！

越聚集越发光，不是“三个和尚没水喝”，而是“人多力量大”！

AIE特性的荧光材料聚集发光的“秘密”在于分子内运动（包括旋转和振动）受限。课题组发现，AIE物质在分子结构上有个显著特点——拥有很多单键连接的芳香环。它们像一个个小螺旋桨，在稀溶液中自由旋转或振动，消耗了紫外光给予它们的能量。但在聚集态下，分子之间错落堆积，螺旋桨转不起来，能量辐射跃迁，因而产生荧光。

发光材料领域一扇全新的大门就此打开！

加拿大学者贝琳达·海涅撰文称，今天我们讨论聚集不能不提聚集诱导发光。自从唐本忠团队的原创成果发表以来，毫不夸张地说，这个研究领域经历了爆炸式的发展。

AIE概念提出以来，已吸引80个多国家和地区超过1500家科研单位的科学家进入该研究领域，近两年每年新增的SCI级AIE论文均超过1000篇。

原创性、引领性研究的伟力在于改变人们的思想、改变世界的面貌。

发光二极管、智能材料、爆炸物检测、化学传感器、癌细胞追踪、细菌成像……近年来，AIE材料在光电、传感、生物、医疗等诸多领域开始应用，被全球材料科学家“玩”出了各种花样。其中用于生物成像和示踪的AIE荧光探针备受市场期待。

长期以来，中国从外国公司进口发光材料，大部分商业化荧光探针的知识产权都由国外企业把控，产品价格昂贵。唐本忠及其团队的创新打破了这一格局，因为AIE材料“源头上”的专利属于中国人。

与传统ACQ材料相比，AIE材料制成的生物探针在成像分辨率、抗光漂白性、长期追踪能力、自定位能力等方面性能更佳。

肿瘤手术中，医生常常为“切多了器官不能再生，切少了病灶还在”的困境而烦恼。AIE材料荧光探针可以让癌细胞发光而正常细胞不发光，从而‘划出\’二者的清晰边界。一旦应用临床，有望使癌细胞切除手术精确度大幅提高。”唐本忠说。

独行快，众行远。“唐老师领导的是一支名副其实的跨学科‘多兵种联合部队\’，这次获奖的成员来自香港科技大学、浙江大学、北京理工大学三所高校。不少临床医生被聚集诱导发光吸引，加入我们团队。”团队成员、华南理工大学秦安军教授说。

在学生们看来，唐本忠既像慈父般为人随和，又像严师般挑剔苛刻。他要求弟子们“迎着困难走”，尤其对实验和论文要一丝不苟，精益求精。

新闻推荐

童书市场发展迅猛 但少儿出版现在需要慢下来

如今，童书是中国图书市场发展最迅速的品类，也是最受家长关注的图书类型。中国的童书市场近些年增长迅猛，但也不乏良莠不齐的情况。1月9日，当当主办的“关爱生命——第六届中国童书编辑与营销年会”在...