唐本忠：独辟蹊径打破光材料“阿喀琉斯之踵”

不怕摔、显示屏可随意弯曲；敏锐跟踪，让癌细胞无处遁形……“聚集诱导发光（AIE）”材料，可大大加速这些神奇功能变为现实的过程。
17年前，中科院院士、香港科技大学讲座教授唐本忠团队在国际上率先提出“聚集诱导发光（AIE）”——这项中国人改写光物理课本的发现，开辟了具有原创性和国际引领性的基础科学研究全新领域。这一成果获得2017年度国家自然科学奖一等奖。
日常生活中，发光材料应用非常广泛。比如，以荧光粉为代表的发光材料，是目前照明和显示技术的核心材料。纸币及证件等采用的印刷防伪技术，采用的则是特殊油墨在紫外光照射下发出荧光的特性。
近年来，随着人们对发光标记材料探索的深入，它的应用已进入高灵敏生物检测、成像和诊疗等领域。唐本忠说，荧光成像技术因其高灵敏、无损、生物相容性好、成本低廉等优点，越来越多地被用于癌症早期诊断中。
制备发光性能优异的先进材料，一直是科学家的追求目标。然而，很多发光材料只有在溶液中才有较高的发光效率。早在20世纪中叶，德国科学家就发现，发光分子在稀溶液中可高效发光，但在浓溶液中或聚集态下，发光能力大大减弱甚至消失，这就是传统的“聚集猝灭发光ACQ”现象。
“聚集猝灭发光”现象就像有机发光材料的“阿喀琉斯之踵”，科学家一直试图寻找克服它的方法。
2001年，唐本忠和他的学生在实验中，意外发现了一种与“聚集猝灭发光”截然相反的现象，即一类有机分子在溶液中不发光，而聚集后发光显著增强。唐本忠敏锐地意识到其中可能包含着独特的意义，经过仔细研究和多次实验，他创造性地提出了“聚集诱导发光”概念，英文简称“AIE”。
越是聚集、越能发光，变身后的分子“性情大变”。举一个形象的例子，传统的ACQ分子像一群骁勇战将，可集合在一起反而会互相掣肘，无法展现1+1=2的力量；而AIE材料则像多组列兵方阵，越是靠近就越是声势浩大。
“有时候，做研究需要跳出现有的思维框框，如果你观察到与既有经验不一样的现象，第一反应不应该是回避，而应该非常兴奋地去追根溯源。”唐本忠说。
“聚集诱导发光（AIE）”是我国科学家率先提出的原创性概念，开辟了发光材料的新领域。目前，全世界已经有80多个国家和地区超过1500个研究单位的科学家进入该领域，近两年每年新增的SCI级的相关论文数均超过1000篇。
基于在“聚集诱导发光（AIE）”领域的研究成果，2014—2017年，唐本忠连续入选汤森路透材料和化学双领域全球高被引科学家。同时，荣列汤森路透“全球最具影响力的科研精英”榜。
“原创的科研就像刨一口井，越往下发现的泉眼越多。如果只是跟踪而无超越，思路早晚会枯竭”。唐本忠说。目前，唐本忠团队制备了一系列高性能的“聚集诱导发光”材料，并与不同领域科研人员合作，推进这类材料在光电、传感、生物、医疗等诸多领域的应用。
在医学、工业和环境领域，需要监测各种物质的含量。如，工业生产中某种离子和废气的浓度控制，空气质量监测等。AIE材料对某些化学物质有很强的特异性识别，例如，在稀溶液中无荧光的某种AIE化合物只会与某种特定离子作用，从而聚集并“点亮”，成为一种有效的检测方法。
此外，由于AIE分子对外界环境条件变化敏感，如压力、温度、pH值等的变化都会通过影响聚集程度而对发光带来影响。如此，可以利用AIE化合物检测环境，比如，河水pH值、污染物成分和浓度等的变化。
目前，用于追踪细胞的商业化荧光探针不仅成本居高不下，而大量使用时，还会出现ACQ现象。微量使用虽然可以防止荧光猝灭，但在多次光学扫描后容易出现光漂白现象，从而导致荧光信号消失，难以满足细胞器或活体体内的监测和成像需要。
唐本忠介绍，AIE材料拥有制备成本低、用量灵活度大、光稳定性高等优势，日后有望成为人们观测微观世界的有力工具。
曾有人问唐本忠，做出好研究的秘诀，他的回答是：热爱你的工作！做到这点，你就成功了一半。
“很随和、非常有感染力，但做起研究来又非常严谨，对我们的要求非常高。”这是唐本忠团队成员、华南理工大学教授秦安军对老师的评价。
目前，唐本忠正通过他在香港科技大学、华南理工大学、浙江大学等高校的课题组推进“聚集诱导发光”材料的学术研究和产业应用。在他看来，概念创新是科学追求的圣杯，为鼓励原创发现，必须鼓励挑战精神和培育创新文化。我们不应该被教科书上的知识禁锢，不必畏惧任何权威。因为科学追求的最高境界是颠覆“常识”，通过概念突破而开辟新领域、创造新知识。