唐本忠:發展先進功能性材料也是「硬道理」

2020-11-25 中國科學院

  「發光材料的研發十分重要。世界充滿光,可以說人類最早的科學研究是從光開始的。高效發光材料不僅節省能源,還能應用於各個領域,可以說有無限的可能性。」近日,在北京理工大學和德國Wiley出版社聯合舉辦的「專刊發布會暨AIE發展前沿學術研討會」上,記者見到了「AIE材料之父」、香港科技大學教授、中科院院士唐本忠。

  多年來,科學家一直在試圖解決螢光材料研究中的一個棘手問題:螢光分子在聚集狀態下螢光猝滅。分子在聚集狀態下,發光能力減弱甚至完全消失。螢光猝滅讓許多有潛力的分子被實際應用拒之門外。

  無意間,唐本忠團隊發現了一類有機分子只在聚集狀態下才發光。這些分子呈非平面螺旋槳或風車形狀,當堆積在一起時,其分子內運動受阻,因此不能以分子運動形式耗散能量,只能以光的形式釋放能量。這種現象被唐本忠稱之為聚集誘導發光(AIE)。

  AIE在發光材料領域開闢了一片廣闊的新疆土,一系列先進功能材料接踵而至。唐本忠表示,新材料廣泛適用於光電器件、環境監測、生物醫藥等各個領域。例如,水溶性AIE材料本身在水中不發光,但只要碰上能與其結合的被檢測分子,綁定了追蹤成分的AIE材料就會立刻發光。因此該材料能在汙染物檢測、生物「探針」等領域「大顯身手」。

  「十分簡單但高效,而且即時便能有可視化結果。」唐本忠說,AIE材料正是先進功能性材料的一個縮影,這些材料有「化腐朽為神奇」的魔力,能將科幻故事中的場景實現在日常生活中。「可以預見有一天,我們也可以把手機捲起來塞進口袋,手機屏幕再也不怕摔了。」他笑道。 唐本忠表示,目前,我國材料科學發展勢頭良好,在基礎研究方面已經名列世界前茅,產業規模逐步發展壯大,技術水平也得到大幅提升。但仍存在一些問題,例如,部分關鍵材料依賴進口;有些材料仍然停留在實驗室裡,尚未實現產業化。

  唐本忠提到,我國應當關注先進功能材料的發展,「我國已經能把很多通用材料做到『極致』,但高端材料仍需進口。因此,應當努力發展高精尖材料,以應對日新月異的全球變化和社會需求」。

  而對於如何讓新材料走出實驗室,唐本忠感受頗深,「我是一個學者,所以覺得基礎研究相對容易,而讓成果走向市場相對困難,這個過程會遇到很多挑戰」。目前,他創建的公司正穩步發展,生產的AIE材料在海外能以每克十幾萬元人民幣的價格銷售。「既能造福社會,也能回饋個人,成果轉化得好,就是雙贏。」

  「國家一直強調和重視新材料的產業化問題,取得了不少成果,但應循序漸進,我國材料學的發展和產業化都需要一個過程。」唐本忠說。也許就像美國馬裡蘭大學螢光研究所主任Chris Geddes在AIE材料發展之初所說的,「在不勝枚舉的螢光技術中,AIE技術能否脫穎而出從書架走上貨架,只有時間能給出答案」。

相關焦點

  • 唐本忠:獨闢蹊徑 打破光材料「阿喀琉斯之踵」
    原標題:唐本忠:獨闢蹊徑 打破光材料「阿喀琉斯之踵」  17年前,中科院院士、香港科技大學講座教授唐本忠團隊在國際上率先提出「聚集誘導發光(AIE)」——這項中國人改寫光物理課本的發現,開闢了具有原創性和國際引領性的基礎科學研究全新領域。這一成果獲得2017年度國家自然科學獎一等獎。  日常生活中,發光材料應用非常廣泛。比如,以螢光粉為代表的發光材料,是目前照明和顯示技術的核心材料。
  • 唐本忠院士2019年成果精選:引領「聚集誘導發光」領域閃耀頂刊
    根據Google Scholar顯示,截至2019年12月22日,唐本忠院士總引用次數高達92273次,h指數為139。唐本忠院士於2001年首次發現不同於傳統螢光材料的發光現象,他創造性地提出「聚集誘導發光(AIE)」概念,在發光材料研究領域取得重大原創性突破。
  • 華南理工大學唐本忠院士團隊秦安軍教授等發展了基於C(sp3) H活化...
    大多數燃料、化學試劑和合成高分子材料都來自於石油原料。如何最大化利用這些不可再生的原料是一個重大挑戰。組成化石燃料的分子大多含有C–C和C–H鍵。C–H鍵功能化是將C–H鍵斷裂,取代為C–X鍵(X一般為C、O、N等),從而製備功能化合物。
  • 唐本忠院士團隊Adv.Funct.Mater.:苝二醯亞胺取代的三苯乙烯有機
    【引言】有機分子半導體材料在有機發光二極體(OLED),有機場效應電晶體(OFET)和有機光伏(OP)等先進柔性光電子器件中有著重要的應用。儘管研究人員開發了具有高遷移率和高發光量子效率的分子半導體並用作OFET和OLEDs,但同時具有高電荷遷移率和高發光效率的半導體材料的發展仍然是一個巨大的挑戰。
  • 唐本忠院士、王均教授當選2020年國際生物材料科學與工程Fellow
    華南理工大學唐本忠院士、王均教授當選2020年國際生物材料科學與工程Fellow,此次中國生物材料學會共有17人當選本屆Fellow。世界生物材料大會匯聚了全球生物材料領域的頂尖科學家,不僅為從事生物材料領域的科技工作者提供了共同探討前沿研究的機會和互動交流的平臺,而且對促進全球生物材料科學與產業的發展具有重要作用。
  • 深圳先進院團隊給光學針裝上「GPS」
    一直以來,中國科學院深圳先進技術研究院生物醫藥與技術研究所納米中心的張鵬飛副研究員團隊致力於高性能發光材料和光學探針的研發與應用,研發出基於聚集發光材料的多功能光學探針,探索光學探針在智能傳感、功能成像、生物檢測、免疫治療等方面的運用場景。
  • 重點鼓勵發展先進無機非金屬材料
    工信部發布《建材工業發展規劃(2016-2020年)》重點鼓勵發展先進無機非金屬材料工信部10月11日發布《建材工業發展規劃(2016-2020年)》(以下簡稱《規劃》),提出到2020年末,我國建材業產業結構優化要取得重大進展
  • 萬順新材:發展規劃圍繞鋁箔、紙包裝材料、功能性薄膜三大業務領域...
    投資者問:從公司的營收組成看大部分還是以傳統製造或者貿易為主,但公司近幾年也一直在發展功能性薄膜、電子鋁箔等更具技術性的產品,但營收佔比一直較低,且收益不太穩定,公司最近申請發行的可轉債用於電子鋁箔預計帶來的利潤將近是現在的一倍。
  • 深圳先進院研發出新型光學探針 為納米機器人提供便攜GPS系統
    通過新材料的研發,人類未來可以實現今天看來就像魔法一樣的生活。記者近日從中國科學院深圳先進技術研究院(簡稱深圳先進院)獲悉,該院生物醫藥與技術研究所納米中心的張鵬飛副研究員團隊研發出基於聚集發光材料的多功能光學探針,能為納米機器人的開發提供便攜的GPS定位系統。
  • 「原創」深圳先進院團隊給光學針裝上「GPS」
    一直以來,中國科學院深圳先進技術研究院生物醫藥與技術研究所納米中心的張鵬飛副研究員團隊致力於高性能發光材料和光學探針的研發與應用,研發出基於聚集發光材料的多功能光學探針,探索光學探針在智能傳感、功能成像、生物檢測、免疫治療等方面的運用場景。
  • 中國先進半導體材料及輔助材料發展戰略...
    ,實現先進半導體材料、輔助材料的自主可控,保障相關工業體系安全。 為推動我國先進半導體材料及輔助材料產業發展,提出了建設集成電路關鍵材料及裝備自主可控工程,SiC和GaN半導體材料、輔助材料、工藝及裝備驗證平臺,先進半導體材料在第五代移動通信技術、能源網際網路及新能源汽車領域的應用示範工程,並對如何開展三項工程進行了需求分析,設置了具體的工程目標和工程任務。
  • 唐本忠院士/羅亮教授《AM》:穿透3釐米!AIE近紅外化學發光材料用於...
    由於無需外源激發光照射,化學發光材料在深度組織穿透成像領域具有潛在的優勢。Luminol作為常用的化學發光團被廣泛應用於分析檢測領域,但是其藍色化學發光的組織穿透能力差,因此開發近紅外化學發光材料在深度組織成像領域具有重要意義。  化學發光通常來源於化學反應的產物或者通過能量轉移至螢光染料受體,因此提高化學反應產物或螢光受體的螢光量子產率可以有效提升化學發光量子產率。
  • 中國化學會成立分子聚集發光專業委員會,唐本忠任首屆主任
    中國化學會成立分子聚集發光專業委員會,唐本忠任首屆主任 2020-08-25 11:05 來源:澎湃新聞·澎湃號·政務
  • 寧波材料所陳濤研究員/唐本忠院士「綜述」螢光高分子水凝膠
    作為發光材料領域冉冉升起的新星,多色螢光高分子水凝膠是一類具有可調發光性能的高分子軟材料,往往含有兩個或多個發光中心。不同於其他主要以固態或液態形式存在的經典螢光材料,由於多色螢光高分子水凝膠的三維交聯網絡中包含大量水分,使其以高度含水的準固態形式存在,因此兼具許多優異的固體和液體的性能,包括與生物組織相近的模量,固有的軟、溼特性,良好的生物相容性等。
  • 華南理工大學唐本忠院士/王志明研究員《Mater. Horiz.》:原位納米晶製備的新策略——光誘導結晶螢光增強
    作為無毒無害的重要能源,光在人類文明的發展中起著不可或缺的作用。例如,光合作用是維持著生態平衡的重要過程,其主要是由綠色植物吸收二氧化碳(CO2)和水(H2O)產生有機物質並釋放氧氣。如果沒有光,這種平衡將會被打破,人類的生存將會受到巨大的威脅。利用光來開發更多新的智能材料(如光刻、儲存和信號轉換等)一直得到眾多研究人員的關注,並通過各種形式改善著我們的生活。
  • 2020江蘇先進碳材料產業發展大會開幕
    11月28日,2020江蘇先進碳材料產業發展大會暨中國(常州)新材料院士專家報告會在武進區開幕。來自科研院所、知名高校、行業組織、碳材料代表企業的300餘名嘉賓齊聚一堂,共商先進碳材料產業發展大計。中國工程院院士幹勇,市委常委、常務副市長梁一波出席活動。
  • 先進光伏材料及熱電材料國內外科研、產業發展分析報告
    先進光伏材料光伏材料又稱太陽能電池材料,是指能將太陽能直接轉換成電能的材料。鈣鈦礦是目前最為先進的一種光伏材料,光電轉換效率在短短幾年內就由3.8%上升至22.1%,顯示出極大的應用潛力。但其也具有晶體結構不穩定,對溼度、紫外光和溫度等環境因素敏感等缺點。
  • 【戰略與投資】謀劃先進銅合金材料發展|中國投資
    由於銅金屬材料的綜合導電性能具有不可替代性,所以先進銅合金材料成為當前國際新材料競爭的一個焦點。我國是世界最大的銅及銅合金材料生產國和消費國,佔據全球60%以上的市場份額,但在先進銅合金材料研發方面依然明顯落後於德國、日本、美國等發達國家,難以保障國家戰略性產業發展的需要。
  • 【唐本忠院士團隊】鐵離子點亮型生物螢光探針的設計及機理研究
    具有聚集誘導發光(AIE)性質的分子是一類天然的點亮型螢光材料,此類材料在稀溶液中不發光或發光很弱,而在聚集態或固態時螢光強度增強。獨特的點亮型AIE螢光材料可用於亞細胞(特定細胞器)成像,生物過程的長期跟蹤和成像引導治療等。
  • AIE之父唐本忠院士擔任主編,新刊Aggregate全新上線
    Aggregate華南理工大學、廣東省大灣區華南理工大學聚集誘導發光高等研究院、Wiley 出版社三方合作創辦,唐本忠「聚集體」 點亮新型功能材料Aggregate隨著現代科學技術的進步,功能材料不斷更新換代,推動了世界的飛速發展和人類生活質量的顯著提高。