新華社北京１月８日電 題：三個和尚沒水喝？——越聚集越發(fā)光，一項中國人改寫光物理課本的科學發(fā)現(xiàn)

　　新華社記者余曉潔、田曉航

　　“科學真美！”

　　在２０１７年度國家自然科學獎一等獎獲得者、中國科學院院士、香港科技大學教授唐本忠眼中，科研通向一片無限可能性的新天地，令人興奮、充滿希望。

　　唐本忠團隊在國際上率先提出聚集誘導發(fā)光（ＡＩＥ）——這項中國人改寫光物理課本的發(fā)現(xiàn)，開辟了具有原創(chuàng)性和國際引領性的基礎科學研究全新領域。

　　光，給萬物溫暖，助生靈繁育。

　　從先秦墨子對光學的最初記載，到現(xiàn)代物理學中的量子力學和相對論，千百年來人類沒有停止過對光的追逐、理解和利用。有機發(fā)光材料是當代光學研究的前沿熱點，化學家們對發(fā)光性能優(yōu)異的功能分子夢寐以求。

　　然而，“一個和尚挑水喝，兩個和尚抬水喝，三個和尚沒水喝。”平面共軛結構導致許多有機發(fā)光分子在稀溶液中發(fā)光很強，在高濃度溶液中或聚集狀態(tài)下卻發(fā)光減弱甚至消失。這一寫入光物理課本的聚集導致發(fā)光猝滅（ＡＣＱ）現(xiàn)象好比有機發(fā)光材料的阿喀琉斯之踵，在長達半個多世紀時間里讓英雄前行的盔甲染上暗淡之色。

　　與教科書“背道而馳”的聚集誘導發(fā)光，源自一次“不經意就會擦肩而過”的發(fā)現(xiàn)。

　?。玻埃埃蹦辏n題組在實驗中偶然發(fā)現(xiàn)一種噻咯衍生物在薄層層析板上不發(fā)光，但隨著溶劑揮發(fā)，由“濕”變“干”的樣品在紫光燈照射下卻閃閃發(fā)光。唐本忠先是驚出一身冷汗，隨后反復實驗，確認這種噻咯衍生物在溶液狀態(tài)基本不發(fā)光，在聚集態(tài)卻發(fā)出明亮熒光！

　　越聚集越發(fā)光，不是“三個和尚沒水喝”，而是“人多力量大”！

　　ＡＩＥ特性的熒光材料聚集發(fā)光的“秘密”在于分子內運動（包括旋轉和振動）受限。課題組發(fā)現(xiàn)，ＡＩＥ物質在分子結構上有個顯著特點——擁有很多單鍵連接的芳香環(huán)。它們像一個個小螺旋槳，在稀溶液中自由旋轉或振動，消耗了紫外光給予它們的能量。但在聚集態(tài)下，分子之間錯落堆積，螺旋槳轉不起來，能量輻射躍遷，因而產生熒光。

　　發(fā)光材料領域一扇全新的大門就此打開！

　　加拿大學者貝琳達·海涅撰文稱，今天我們討論聚集不能不提聚集誘導發(fā)光。自從唐本忠團隊的原創(chuàng)成果發(fā)表以來，毫不夸張地說，這個研究領域經歷了爆炸式的發(fā)展。

　　ＡＩＥ概念提出以來，已吸引８０個多國家和地區(qū)超過１５００家科研單位的科學家進入該研究領域，近兩年每年新增的ＳＣＩ級ＡＩＥ論文均超過１０００篇。

　　原創(chuàng)性、引領性研究的偉力在于改變人們的思想、改變世界的面貌。

　　發(fā)光二極管、智能材料、爆炸物檢測、化學傳感器、癌細胞追蹤、細菌成像……近年來，ＡＩＥ材料在光電、傳感、生物、醫(yī)療等諸多領域開始應用，被全球材料科學家“玩”出了各種花樣。其中用于生物成像和示蹤的ＡＩＥ熒光探針備受市場期待。

　　長期以來，中國從外國公司進口發(fā)光材料，大部分商業(yè)化熒光探針的知識產權都由國外企業(yè)把控，產品價格昂貴。唐本忠及其團隊的創(chuàng)新打破了這一格局，因為ＡＩＥ材料“源頭上”的專利屬于中國人。

　　與傳統(tǒng)ＡＣＱ材料相比，ＡＩＥ材料制成的生物探針在成像分辨率、抗光漂白性、長期追蹤能力、自定位能力等方面性能更佳。

　　腫瘤手術中，醫(yī)生常常為“切多了器官不能再生，切少了病灶還在”的困境而煩惱?！埃粒桑挪牧蠠晒馓结樋梢宰尠┘毎l(fā)光而正常細胞不發(fā)光，從而‘劃出’二者的清晰邊界。一旦應用臨床，有望使癌細胞切除手術精確度大幅提高?！碧票局艺f。

　　獨行快，眾行遠。“唐老師領導的是一支名副其實的跨學科‘多兵種聯(lián)合部隊’，這次獲獎的成員來自香港科技大學、浙江大學、北京理工大學三所高校。不少臨床醫(yī)生被聚集誘導發(fā)光吸引，加入我們團隊?！眻F隊成員、華南理工大學秦安軍教授說。

　　在學生們看來，唐本忠既像慈父般為人隨和，又像嚴師般挑剔苛刻。他要求弟子們“迎著困難走”，尤其對實驗和論文要一絲不茍，精益求精。

　　對唐本忠而言，拿獎不是目的，興趣和熱情才是從事科研的不竭動力?！跋柴R拉雅山的攀登者是瘋子還是英雄？別人怎么看不重要，自己認為自己是英雄就行。”唐本忠鼓勵學生們秉持一腔熱情投入科研，“這才是步向成功的不二法門”。

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責任編輯： 張敏彥