「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」。