日前，2024年廣東省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)?lì)C布，中國(guó)科學(xué)院院士、香港中文大學(xué)（深圳）教授、廣州市榮譽(yù)市民唐本忠榮獲突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)。

　　作為我國(guó)著名的化學(xué)家和材料學(xué)家，唐本忠在2001年首先提出了聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）概念，這是世界公認(rèn)的原始創(chuàng)新理論。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，全世界已有2200多個(gè)機(jī)構(gòu)對(duì)此進(jìn)行研究，AIE被《自然》雜志認(rèn)為是支撐未來(lái)納米光革命的四大納米材料之一。如今，唐本忠院士與母校華南理工大學(xué)合作，在黃埔區(qū)建立了廣東省大灣區(qū)華南理工大學(xué)聚集誘導(dǎo)發(fā)光高等研究院，專門(mén)開(kāi)展AIE材料的成果轉(zhuǎn)化。

　　本期《科技周刊》，記者專訪唐本忠院士，并來(lái)到黃埔區(qū)的AIE研究院，一探這一神奇新材料的前沿應(yīng)用。

　　文/廣州日?qǐng)?bào)全媒體記者武威

　　圖/廣州日?qǐng)?bào)全媒體記者王維宣（除署名外）

　　“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”概念

　　源自實(shí)驗(yàn)室“意外”

　　唐本忠院士介紹，聚集誘導(dǎo)發(fā)光指的是一類發(fā)光物質(zhì)在溶液中不發(fā)光，但聚集在一起后卻發(fā)光增強(qiáng)的光物理現(xiàn)象。該現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，始于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的一場(chǎng)“意外”。

　　2001年，唐本忠?guī)е幻┦亢笤趯?shí)驗(yàn)室合成一種含噻咯環(huán)的有機(jī)發(fā)光分子（HPS）。學(xué)生意外發(fā)現(xiàn)，HPS稀溶液在紫外燈下幾乎不發(fā)光，等到溶劑揮發(fā)、分子聚集后，卻發(fā)出明亮的熒光，這與近百年來(lái)科學(xué)界所堅(jiān)持的“聚集淬滅發(fā)光（ACQ）”的傳統(tǒng)認(rèn)知完全相反。

　　是實(shí)驗(yàn)失敗了嗎？唐本忠立即與學(xué)生開(kāi)啟重復(fù)實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)反復(fù)驗(yàn)證，最終確認(rèn)HPS“溶液不亮、聚集才亮”的規(guī)律屬實(shí)。于是，他首次提出“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”新概念，并系統(tǒng)開(kāi)展其發(fā)光機(jī)理研究。

　　唐本忠告訴記者：“以往人們認(rèn)為，大部分有機(jī)分子往往是單分子時(shí)會(huì)比較亮，聚在一塊后發(fā)光能力就會(huì)減弱。但AIE材料卻反其道而行，它在成為聚集體后會(huì)變得光亮，這讓它有著廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。”

　　AIE“家族”開(kāi)枝散葉

　　應(yīng)用場(chǎng)景日趨廣闊

　　自發(fā)現(xiàn)AIE材料20多年來(lái)，已有來(lái)自76個(gè)國(guó)家和地區(qū)的2200余個(gè)科研機(jī)構(gòu)對(duì)這一新材料開(kāi)展研究，這也讓AIE材料體系越來(lái)越豐富，應(yīng)用場(chǎng)景越來(lái)越廣闊。如今，AIE材料“家族”已經(jīng)發(fā)展出HPS（六苯基噻咯類）、TPE（四苯乙烯類）、TPP（四苯基吡嗪類）、DSA（二苯乙烯基蒽類）等“家族成員”，它們除了能發(fā)出不同波長(zhǎng)的光，還有各種特性：有的成膜性好、適合大面積OLED和化學(xué)傳感薄膜的生產(chǎn)；有的適合做近紅外成像與光熱治療；有的廣泛用于“裸眼”化學(xué)傳感器……

　　憑借當(dāng)初對(duì)AIE材料的原創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)，唐本忠榮獲2017年國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。而AIE材料也開(kāi)始從科學(xué)發(fā)現(xiàn)向成果轉(zhuǎn)化迭代，2020年，AIE被國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)組織國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）評(píng)為化學(xué)領(lǐng)域的十大新興技術(shù)。

　　唐本忠用自己的手機(jī)舉例：“我們的手機(jī)顯示屏用的是OLED有機(jī)發(fā)光二極管，但現(xiàn)有材料做成薄膜后，聚集發(fā)光能力會(huì)減弱。如果使用AIE材料做成OLED則不一樣，這種材料會(huì)越聚越亮，因此OLED是AIE材料最有前途的應(yīng)用之一。”

　　2024年，作為有機(jī)光電功能材料領(lǐng)域，特別是聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）研究的引領(lǐng)者，唐本忠擔(dān)任京東方公司的戰(zhàn)略科技顧問(wèn)。他將在新型顯示材料、光電器件等方面為京東方提供戰(zhàn)略咨詢和技術(shù)指導(dǎo)。

　　成果轉(zhuǎn)化在廣州：測(cè)病毒、探腫瘤、做防偽……

　　唐本忠與廣州有解不開(kāi)的情緣。他是1978年恢復(fù)高考后考入華南理工大學(xué)的“老三屆”畢業(yè)生，畢業(yè)后出國(guó)深造，再回到香港任教，與廣州保持著深厚的情誼，并與母校有良好的產(chǎn)學(xué)研合作。2015年，唐本忠榮獲“廣州市榮譽(yù)市民”稱號(hào)。2020年5月，廣東省大灣區(qū)華南理工大學(xué)聚集誘導(dǎo)發(fā)光高等研究院（以下簡(jiǎn)稱AIE研究院）在黃埔區(qū)成立。唐本忠擔(dān)任研究院院長(zhǎng)，助力AIE前沿材料在廣州的落地轉(zhuǎn)化。

　　王志明表示，AIE研究院成立5年來(lái)，始終堅(jiān)持自主研發(fā)創(chuàng)新技術(shù)，已獲得50余項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利。AIE材料作為一種前沿新材料，仍處在市場(chǎng)培育與拓展階段，目前，研究院已與中國(guó)人民解放軍南部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院、廣州金域醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中心有限公司等全國(guó)上百家醫(yī)院、企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)達(dá)成合作，建立了聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室和應(yīng)用示范基地。

　　AIE研究院常務(wù)副院長(zhǎng)、華南理工大學(xué)研究員王志明告訴記者，目前，AIE研究院已用AIE材料開(kāi)發(fā)出各類產(chǎn)品，主要可分為功能微球、功能材料、公共安全、科研耗材、體外診斷等多個(gè)方向。

　　功能微球應(yīng)用

　　大家熟知的檢測(cè)試劑盒，采用的顯示技術(shù)叫作膠體金法，但其靈敏度不夠高，標(biāo)志物的載量要達(dá)到一定水平才能被檢測(cè)到。團(tuán)隊(duì)將AIE熒光微球技術(shù)引入試劑盒中，微球表面修飾有豐富的功能基團(tuán)，使其能夠高效地與目標(biāo)蛋白偶聯(lián)，特別適用于超敏熒光免疫層析。“我們以AIE熒光微球技術(shù)為依托開(kāi)發(fā)了很多檢測(cè)試劑盒，可檢測(cè)基孔肯雅熱、寨卡、登革熱等病毒以及各類毒品。AIE熒光檢測(cè)試劑盒的優(yōu)勢(shì)是即時(shí)檢測(cè)，僅需要幾分鐘即可完成檢測(cè)。它抗干擾能力強(qiáng)，可進(jìn)行定量檢測(cè)，檢測(cè)的靈敏度也比膠體金法的靈敏度高2—3個(gè)數(shù)量級(jí)。”

　　科研耗材應(yīng)用

　　團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了多款A(yù)IE熒光探針。具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）效應(yīng)的細(xì)胞器成像熒光探針，能夠在溶液及細(xì)胞環(huán)境中保持微弱的熒光信號(hào)。一旦進(jìn)入細(xì)胞并與目標(biāo)結(jié)構(gòu)結(jié)合時(shí)，其熒光信號(hào)就會(huì)大幅度增強(qiáng)，由此可廣泛應(yīng)用于疾病研究、藥物篩選相關(guān)實(shí)驗(yàn)。例如在癌癥治療中，當(dāng)AIE熒光探針注入體內(nèi)，腫瘤細(xì)胞就可以被“點(diǎn)亮”，引導(dǎo)醫(yī)生或手術(shù)機(jī)器人進(jìn)行更完整的腫瘤手術(shù)切除。在血栓治療中，AIE材料也可用于血栓位置的精準(zhǔn)定位。

　　功能材料應(yīng)用

　　研究院研發(fā)出AIE熒光防偽油墨、AIE熒光纖維、鋰電池隔膜聚合物微球黏結(jié)劑、光學(xué)樹(shù)脂、貴金屬富集材料等產(chǎn)品。王志明介紹，在防偽油墨方面，研究院正與青島一家酒企合作開(kāi)展防偽標(biāo)志的研發(fā)，AIE熒光防偽油墨由樹(shù)脂與AIE分子經(jīng)特殊工藝制成。在日光下，印品呈無(wú)色或淺色，在365nm紫外光照射下則呈現(xiàn)強(qiáng)烈的熒光色，可用于各種商品防偽。AIE熒光纖維在自然光下呈現(xiàn)白色或彩色，經(jīng)365nm紫外光激發(fā)后可發(fā)出強(qiáng)烈的熒光色彩，具有熒光亮度高、耐水洗性能好，適用纖維材料廣等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于織物服裝、證券票據(jù)等領(lǐng)域的防偽。

　　公共安全應(yīng)用

　　AIE材料還非常適用于刑偵。團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出AIE磁性指紋粉末，適合刷顯全部非滲透性客體及部分半滲透性客體上的指紋，可替代市場(chǎng)各種顏色熒光磁性粉末，熒光亮度高、分辨率高，不受背景干擾、不破壞DNA、無(wú)毒害。團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的AIE指紋噴顯懸浮液則可用于潮濕或浸水環(huán)境下的指紋套取，非滲透性客體和部分半滲透性客體均適用，同樣擁有背景干擾小、呈現(xiàn)亮度高、吸附性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。在刑偵現(xiàn)場(chǎng)，很多隱藏的血跡可能是破案關(guān)鍵，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的AIE潛血顯現(xiàn)試劑，適用于現(xiàn)場(chǎng)新鮮的或較陳舊的、稀釋過(guò)或未稀釋過(guò)的血液痕跡呈現(xiàn)，具有微量血跡即可顯色，顯現(xiàn)顏色持久不變、不破壞DNA等重要優(yōu)勢(shì)。

　　此外，AIE還可以檢測(cè)毒品、爆炸物。目前，研究院可檢測(cè)嗎啡、冰毒、搖頭丸、麻古、芬太尼等十余種常見(jiàn)毒品；可檢測(cè)三硝基甲苯（TNT）、二硝基甲苯（DNT）、黑火藥（BP）、硝基苯（NB）、硝基甲苯（MNT）、苦味酸（Picric Acid）、黑索金（RDX）、特屈兒（TETRYL）等爆炸物。

　　食品安全應(yīng)用

　　食品安全是公共安全的重要一環(huán)。研究院開(kāi)發(fā)出臺(tái)式及手持式食品安全熒光定量檢測(cè)儀、食品安全前處理一體機(jī)等產(chǎn)品，可對(duì)食品中的農(nóng)藥殘留、真菌毒素、獸藥殘留、非法添加等物質(zhì)進(jìn)行高靈敏度的檢測(cè)。

　　科學(xué)家談創(chuàng)新

　　中國(guó)科學(xué)院院士唐本忠：做科研要有批判性思維

　　從實(shí)驗(yàn)室里的“靈光一閃”，到AIE材料的“名滿天下”，唐本忠感觸良多。

　　他告訴記者，科學(xué)發(fā)展到今天，有很多成熟的理論、模型、框架，這些最精華的東西，幾乎都被寫(xiě)入教科書(shū)里。它們似乎都經(jīng)過(guò)了千錘百煉，回應(yīng)了無(wú)數(shù)質(zhì)疑。但很多科學(xué)始終是相對(duì)真理，而非絕對(duì)真理。

　　唐本忠舉例說(shuō)：“在量子力學(xué)之前，牛頓力學(xué)在經(jīng)典物理世界幾乎‘打遍天下無(wú)敵手’，但當(dāng)牛頓力學(xué)來(lái)到‘微觀世界’就不行了。如果你覺(jué)得牛頓力學(xué)永遠(yuǎn)不會(huì)錯(cuò)的話，你就不會(huì)有任何創(chuàng)新。”唐本忠表示，做科研一定要秉持批判性思維，不盲目否定自己，才能有獨(dú)到的成就。