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越聚越亮!唐本忠院士在科创大讲堂揭秘AIE的创新之旅

引领未来的 浙大杭州科创中心 2023-02-22


AIE是什么?


AIE是唐本忠院士提出的一个科学概念:聚集诱导发光(Aggregation-Induced Emission, AIE),经过20余年的发展,AIE材料已经被列为支撑和驱动“未来纳米光革命”的四大纳米材料之一,受到全球学界和产业界关注。如今,AIE已经从一个现象发展成为一门学科——聚集体学。甚至有期刊专门研究与聚集体相关的科学问题,叫做Aggregate,唐院士就是期刊的主编。

唐本忠院士正在科创大讲堂做线上分享

4月15日下午,浙江大学杭州国际科创中心(简称科创中心)“科创大讲堂”邀请到唐本忠院士本人,通过云讲座的形式,和大家一起分享交流关于“AIE的故事”。科创中心副主任夏雷出席,讲座由超分子新物质创制创新工坊执行院长黄飞鹤教授主持,以云会议的形式举行。

科创中心超分子新物质创制创新工坊执行院长

黄飞鹤教授主持

科创中心副主任夏雷致辞

夏雷在致辞中对唐本忠院士的出席表示感谢,并指出创新意识培育十分关键,科创中心开设“科创大讲堂”系列讲座,就是希望邀请到最顶尖的科学家,带领师生触摸最前沿的科技成果和学术观点,感受院士专家的魅力和激情,学会独立思考,与时代同频共振。他介绍了科创中心发展概况,并期待更多专家学者与科创中心交流合作,共谋科技创新未来。

聚集体:分子之外的巨大空间

唐本忠院士围绕“从分子论向聚集体论的研究范式转换”主题,用哲学化的语言将聚集体论娓娓道来。他在一开始就指出,人们总是从不同角度去探索世界,科学家更是为了全面认识世界、揭示事物的发展规律,从宏观到微观建立了不同研究模型。但世界上,能够定义一切的最小粒子到底是什么呢


很长一段时间里,人们认为是分子。人们认为无论多么复杂的宏观体系,最终都可简化并归结为分子的性质。在过去的几个世纪里,科学家们基于这一分子论的研究模式,促使了分子科学的建立和蓬勃发展。但是,分子科学的研究忽略了分子形成材料过程中组成聚集体的特殊性质。而这正是唐院士研究的重点。

意外之喜:越聚越亮的AIE

唐院士介绍,他们在研究中发现一些原本在稀溶液中不发光的单个分子,在聚集形成聚集体后发光,他们把这种光物理现象命名为聚集诱导发光(AIE)

AIE VS ACQ动图

而这与发光研究领域的传统认知是完全不同的,人们常常观察到有机染料的荧光会随着分子聚集而减弱甚至猝灭,这种现象通常被称为聚集导致荧光猝灭(ACQ)。


为什么会出现AIE呢?唐院士团队抓住了偶然,继续研究了下去,他们发现分子内运动受限(RIM)是有机物分子聚集态发光的一种机制,如果AIE分子不聚集,能量就通过激发态运动以非辐射跃迁的途径耗散掉。如果AIE分子聚集,那么激发态运动被限制,激发态能量就以发光形式释放出来。


AIE材料解决了有机固体发光材料在聚集态下的发光猝灭效应,而且由于AIE分子多以聚集体形式发光,具有高的光学稳定性,在血管成像、细胞器影像、细胞追踪、细胞甄别、食品质量检测、化学传感器、指纹检测、爆炸物检测、有机光波导、发光二极管、液晶显示、智能材料等领域都有广泛应用。

唐院士用深入浅出的语言,为大家阐述了从结构到属性的聚集体科学,既有生动案例又有精妙的理论阐述,带领大家看到技术革新带来的全新应用场景。换个视角看问题,很多事情都由不可能变为了可能。AIE像一扇门,打开了材料科学的又一发展新渠道,它产生了新的模型、假设和理论,创造了新的知识,促进了我们对自然过程的理解,推动破解传统理论和方法难以解决的问题。


“几乎没有任何研究课题会完全按照预期发展;如果有,这种研究不会有任何突破、不会给人带来任何惊喜。”正如唐院士曾经在采访中所言,只有不断探索,把握机遇,大胆论证,才是创新的意义和魅力所在!


本场讲座同时在线人数将近三千人,讲座结束后,听众还通过云对话的方式,围绕各自研究领域,与唐院士进行深入交流。

与大咖对话,与智者交流!科创大讲堂接下来还会持续为大家带来精彩讲座,敬请关注!同时也欢迎更多有识之士,加入科创中心,与我们共同探索神秘有趣的科创世界!


文字/图片:吴瑶瑶/唐本忠院士团队 孔晓睿

本文编辑:孔晓睿

校对:孔晓睿

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