聚集诱导发光材料的高技术应用示例

光在人类生活和文明进程中不可或缺，近代光学研究的重大进展多与发光材料有关，然而传统有机发光材料的设计与应用面临聚集导致发光猝灭（ACQ）的制约，ACQ也是有机发光材料应用的“阿喀硫斯之踵”。尽管研究人员采用了化学、物理或工程的方法来抑制分子的聚集拟降低发光猝灭效应，但效果并不理想。从焓熵角度看，分子在固态下聚集是一个不可抗拒的自发过程，刻意地抑制分子聚集并不能从根本上解决这个问题。

2001年，香港科技大学讲座教授、中科院院士唐本忠团队根据观察到一些有机分子在溶液中不发光但聚集后发光显著增强的现象创造性地提出了聚集诱导发光（AIE）这一光物理领域的新概念，从根本上解决了有机发光分子的ACQ问题，克服了“三个和尚没水喝”的窘境。AIE使人们突破传统观念的束缚，从堵变疏来提高有机分子固态发光效率，促使人们重新思考和认识经典的光学定律和跃迁过程。

唐本忠团队在实验数据和理论模拟的基础上，提出了分子内运动受限（RIM）的聚集诱导发光工作机制，AIE领域的品牌分子四苯乙烯（TPE）正是在此机理指导下开发的。同时，以RIM机理为基础，唐本忠团队提出了用AIE基元改造传统ACQ分子的策略，极大地丰富了固态高效发光材料的种类。随着研究的深入，提出了结晶诱导发光的AIE衍生概念，并发展了结晶诱导的纯有机高效室温磷光体系。在大量AIE材料体系制备的基础上，实现了其在高效光电转化器件、高灵敏传感器和智能响应体系以及高分辨特异性成像和精准医疗等领域的高技术应用，并展示了其显著优于传统有机发光材料的工作特性。

目前，世界上60多个国家/地区的1100多个单位的科学家在从事AIE相关的研究，发表论文数和引文数均呈指数增长。AIE已被纳入国内外本科生实验教学，2013年和2015年汤森路透将AIE分别列为化学和材料研究前沿的第三位和第二位。2016年《自然》一篇新闻深度分析文章将AIE点列为支撑纳米光革命的四大纳米材料之一，且是其中唯一一个由我国科学家原创的新材料体系。 （陈思）