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勇于推翻常识的“追光者”

来源: 作者: 发布时间:2020-06-09 08:55

唐本忠团队研讨破解了有机ag88环亚娱发光资料使用的“集合导致发光猝灭”魔咒,提出了原创概念“集合诱导发光”,处理了有机发光资料在高浓度溶液中或在集合状态下发光变弱的问题,并将其有效地使用到光电器材、化学检测和生物传感等技术范畴。

“水溶性集合诱导发光(AIE)资料本身在水中不发光,但只需碰上能与其结合的被检测分子,资料就会马上发光。有了它,不久的将来,喝上一杯甘旨的复合果汁,癌症病人的病变部位就会荧光闪闪……这种科幻著作中的场景可以在现实生活中看到。”香港科技大学教授唐本忠说。

唐本忠领衔的研讨破解了有机发光资料使用的“集合导致发光猝灭(ACQ)”魔咒,提出了原创概念“集合诱导发光”,并将其有效地使用到光电器材、化学检测和生物传感等技术范畴。2016年,《天然》杂志将集合诱导发光资料列为支撑和驱动“未来纳米光革新”的四大资料之一,这是其间仅有一个由我国科学家原创的资料系统。在1月8日发布的2017年度国家科学技术奖赏名单中,这项研讨效果被评为2017年度国家天然科学奖一等奖。

破解有机发光资料的“阿喀琉斯之踵”

手机屏、有机发光二极管(OLED)显现屏……有机发光资料在生活中随处可见。尽管使用广泛,但有机发光资料也有着让科研人员头疼的“阿喀琉斯之踵”——“集合导致发光猝灭”效应。

“传统有机发光资料大都具有平面大共轭的芳香结构,在稀溶液或单分子状态下发光很强,而在高浓度溶液中或在集合状态下,发光就会变弱乃至彻底消失。这是被写入教科书的经典定论。”唐本忠解说说。

为破解“集合导致发光猝灭”难题,研讨人员用尽了种种化学、物理和工程办法,但效果并不抱负。分子集合常常仅仅部分或暂时被按捺,而在许多情况下,单分子本来优异的光学功用也在润饰中损失,这让许多有潜力的资料被实践使用拒之门外。

2001年,一次偶尔的试验,唐本忠和他的学生看到了一个与经典“集合导致发光猝灭”效应相反的现象:紫外线照射下,一类噻咯分子刚点到薄层层析板上不发光,但随着溶剂的蒸发,变得闪闪发光。唐本忠马上意识到这一发现含义严重。后续试验显现,当这类分子处于单分子态时简直调查不到任何发光,在加入水等不良溶剂后则会高效发光。

随后,唐本忠带领团队坚持进行了一次次试验验证、理论剖析和评论,终究提出了原创概念——“集合诱导发光”。

在唐本忠和其他科学家的尽力下,“集合诱导发光”十几年里招引了60余个国家和地区1100多家研讨单位的科学家注重和跟进,成为一个由我国科学家创始并引领的热门研讨范畴。

完成从概念到范畴的拓宽

“集合诱导发光”资料系统具有典型的“联合力气大”特性——越集合发光越强。这可以从根本上处理现在有机发光二极管和化学传感等范畴面对的因为集合导致发光功率下降问题。

为了使“集合诱导发光”可以更好地服务分子规划和功用拓宽,唐本忠带领团队经过很多试验验证和理论模仿,提出了“分子内运动受限(RIM)”的作业机理。

“天然界一切的运动都伴随着能量耗散。在稀溶液中,‘集合诱导发光分子’内的一些基团有着活泼的相对运动。处于激发态的分子经过运动将能量以热能等方式耗费,而以光能方式输出的份额变小,发光功率因此下降。当这些分子集合在一起时,因为互相的控制效果约束了分子内运动,因此经由运动方式耗散能量的份额下降,光输出方式的份额添加,然后表现出荧光增强的现象。”唐本忠解说说。

因为“分子内运动受限”机理在分子规划和功用完成上具有很强的指导含义,很快引来了化学和资料等范畴科学家的高度注重和活跃跟进,而且开始完成了与生物和医学等学科的穿插交融。“比方说癌症病灶成像,曩昔因为发光资料的疏水特性,资料集合使发光功率大大下降,而‘集合诱导发光’资料使用后,资料越集合,在病灶部位发光越强。”唐本忠举例说。

据了解,“集合诱导发光”资料现在已在光电、环境监测、生物传感和成像等方面广泛使用并获得立异性效果,且显现了优于传统发光资料的特性。在十几年时间里,完成了从“概念”到“范畴”的拓宽。

“有必要培育整个民族的立异文明”

唐本忠一直注重着国家科技的展开,与内地高校和科研院所展开了很多协作。2009年,时年52岁的唐本忠中选中科院院士。

作为华南理工大学—香港科技大学联合试验室主任、华南理工大学发光资料与器材国家重点试验室学术委员会主任,唐本忠常常往复于香港和内地之间,但他从未觉得辛苦。

唐本忠经常慨叹,现在的我国,现已具有了国际最好的科研条件,日后必将成为国际科学的中心。但在他看来,我国科学研讨展开的道路上不是没有应战:我国科学家现已成为全球科学界的一支重要力气,每年宣布很多学术论文。但是,巨大的数字并不等于强壮的影响。为完成我国从科技大国转向科技强国的方针,有必要注重科研效果质量而不能仅满足于数量。

“有必要要培育整个民族的立异文明。”唐本忠说,“国家展开到现在,应该养一批‘闲人’,科学家要发明知识,但知识并不一定马上发生价值,咱们不该狭窄地看待技术立异,要为了知识而知识,为了学识而学识。”

在他看来,教育是处理上述问题的一个适宜的发力点。

“咱们要练习学生运用批判性思维和发明性思维来寻觅和提出问题;咱们要鼓舞他们提出新主意、建立新模型,而不用害怕任何威望。”在唐本忠看来,科学寻求的最高境地是推翻知识,拓荒新范畴、发明新知识,为整个人类文明的展开和前进作出贡献。本报北京1月8日电(本报记者 董鲁皖龙 高靓)

《我国教育报》2018年01月09日第3版